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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA COMO FERRAMENTA DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
GERDSON TANAKA SOARES
DM 08/2015
UFPA / ITEC / PPGEE
Campus Universitário do Guamá
Belém-Pará-Brasil
2015
II
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
GERDSON TANAKA SOARES
SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA COMO FERRAMENTA DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
DM 08/2015
UFPA / ITEC / PPGEE
Campus Universitário do Guamá
Belém-Pará-Brasil
2015
III
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
GERDSON TANAKA SOARES
SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA COMO FERRAMENTA DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
Dissertação de Mestrado submetida à
Banca Examinadora do Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Elétrica da
UFPA para a obtenção do Grau de Mestre
em Engenharia Elétrica na área de
Sistemas de Energia Elétrica.
UFPA / ITEC / PPGEE
Campus Universitário do Guamá
Belém-Pará-Brasil
2015
IV
V
VI
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a DEUS, meu
Senhor que me sustentou em todos os
momentos para o desenvolvimento deste
trabalho. Dedico também a minha
família, esposa e filhos, ao qual estimo
muito. Estendo essa dedicatória aos
meus pais e irmãos e por fim a minha
orientadora Maria Emília que me
orientou na elaboração deste intento.
VII
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar ao meu Senhor Jesus Cristo por ter me dado
entendimento e sabedoria na persistência e concretização deste trabalho.
A minha esposa Bárbara Morita, a minha filha Beatriz Yumi e ao meu filho Elias Yuki
por terem me apoiado e compreendido nos momentos mais difíceis.
A minha querida mãe Graciete Tanaka Soares, meu pai Carlos Alberto Correa
Soares – in memory, ao meu sogro Eurico Shozo e a minha sogra Maria Derly.
A professora Nadime Mustafa, que me incentivou em todos os momentos delicados
deste trabalho, ao professor Doutor Jandecy Cabral Leite, do Instituto de Tecnologia
Galileo da Amazônia e a todos os professores da Universidade Federal do Pará, por
ter creditado em nós, mestrandos, a confiança pela oportunidade de estar no seio
dessa Instituição de ensino agregando valores de qualificação e pesquisa e
desenvolvimento dos estudantes da Amazônia.
A minha Orientadora Maria Emília
E a todos que colaboraram para o desenvolvimento e conclusão deste trabalho.
Este trabalho foi desenvolvido com o apoio do Governo do Estado do Amazonas por
meio Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas, com a concessão
de bolsa de estudo.
VIII
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS X
LISTA DE TABELAS XII
LISTA DE SIGLAS XIII
RESUMO XV
ABSTRACT XVI
CAPÍTULO 1 01
Introdução 01
1.1 Considerações Iniciais 01
1.2 Objetivos 03
1.2.1 Objetivo Geral 03
1.2.2 Objetivos específicos 03
1.3 Contribuição e Relevância do Estudo 04
1.4 Delimitação da Pesquisa 05
1.5 Escopo do Trabalho 06
CAPÍTULO 2 07
Eficiência Energética 07
2.1 Conceitos e Definições 07
2.2 O Cenário da Eficiência Energética no Mundo 09
2.3 Eficiência Energética no Brasil 13
2.4 Eficiência Energética no Amazonas 16
CAPÍTULO 3 23
Sistema de Gestão Energética 23
3.1 Gerenciador de Energia 23
3.2 ISO 50001 26
3.3 Medição e Verificação 28
3.4 Protocolo Internacional de Medição e Verificação de
Performance
33
IX
CAPÍTULO 4 44
Gerenciador de Eficiência Energética 44
4.1 Conceitos e definições do Gerenciador de Eficiência Energética 44
4.2 Gerenciador de Energia elétrica 46
4.3 Gerenciador de Controlador de Ar condicionado 49
4.4 Gerenciador e controlador de Ar comprimido 49
4.5 Gerenciador e controlador de Chillers e utilidades 50
4.6 Gerenciador e controlador de Iluminação 50
4.7 Gerenciador e controlador de Equipamentos 51
CAPÍTULO 5 52
Estudo de Casos – Sistemas de Ar condicionado 52
5.1 Estudo Caso 1 – Eficiência Energética aos Domingos 59
5.2 Estudo Caso 2 – Eficiência Energética através de substituição
de controladores analógicos por controladores digitais
70
CAPÍTULO 6 82
Conclusões 82
6.1 Recomendações Trabalhos Futuros 83
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 85
ANEXOS 88
APÊNDICES 94
ARTIGOS PUBLICADOS 114
X
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Classificação Mundial Eficiência Energética 12
Figura 2.2 Distribuição do mercado de energia elétrica do Sistema
Manaus por classe de consumo em 2013
18
Figura 2.3 Distribuição do mercado de energia elétrica do Sistema
Interior por classe de consumo em 2013
19
Figura 2.4 Evolução do consumo de eletricidade das principais
classes de consumo no Estado do Amazonas 2008-2012
20
Figura 3.1 Sistema de Monitoramento Gestal 25
Figura 3.2 Arquitetura genérica de um gerenciador de energia 26
Figura 3.3 Exemplo de Histórico de Energia 36
Figura 3.4 Processo de Seleção da Opção 43
Figura 4.1 Integralização dos setores de consumo ao Gerenciador de
Eficiência Energética
44
Figura 4.2 Exemplo do GEE na Indústria 45
Figura 4.3 Diagrama Geral do Gerenciador de Energia Elétrica 46
Figura 4.4 Sistema de Gerenciamento de Ar Condicionado 49
Figura 5.1 Histórico Demanda 53
Figura 5.2 Histórico Consumo Fora da Ponta 2013 54
Figura 5.3 Histórico Consumo Ponta 2013 54
Figura 5.4 Divisão dos pontos de medição de energia elétrica 55
Figura 5.5 Diagrama elétrico de ligação dos medidores Microservice 57
Figura 5.6 Diagrama em bloco do sistema de gerenciamento de
energia elétrica Microservice
58
Figura 5.7 Esquema de ligação do registrador de temperatura 59
Figura 5.8 Comparativo temperatura Setor Injeção Plástica 61
Figura 5.9 Comparativo temperatura Setor Extrusão 62
Figura 5.10 Consumo energia – Antes da AEE 63
Figura 5.11 Consumo energia – Após a AEE 64
Figura 5.12 Comparativo Consumo 64
Figura 5.13 Regressão Linear Consumo x Temperatura Injeção 66
Figura 5.14 Regressão Linear Consumo x Temperatura Extrusão 66
XI
Figura 5.15 Regressão Linear Múltipla 67
Figura 5.16 Histórico Energia Consumida antes e depois da AEE 68
Figura 5.17 Diagrama Elétrico antes da implementação do Sistema de
Controle
72
Figura 5.18 Diagrama elétrico com a implantação do sistema de
controle de temperatura digital
73
Figura 5.19 Temperatura no Setor Injeção Plástica antes e sem o
Sistema de Controle de Temperatura Digital
74
Figura 5.20 Temperatura no Setor Injeção Plástica após instalação do
Sistema de Controle de Temperatura Digital
75
Figura 5.21 Consumo de energia – antes da implantação do sistema de
controle
76
Figura 5.22 Consumo de energia – depois da implantação do sistema
de controle
77
Figura 5.23 Consumo: Antes x Depois 78
Figura 5.24 Temperatura: Antes x Depois 78
Figura 5.25 Regressão linear simples 79
Figura 5.26 Histórico energia consumida antes e depois da AEE 80
XII
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Valores médios de tarifas por classe de consumo verificada
no ano de 2013
21
Tabela 5.1 Registros das Medições de Energia Consumida e
Temperaturas
65
Tabela 5.2 Evolução tarifária de Energia Cliente do “A” e “B” 69
Tabela 5.3 Calculo dos Custos 70
Tabela 5.4 Memorial do Custo do Sistema de Climatização do Salão 71
Tabela 5.5 Memorial de Custo Comparativo ANTES versus DEPOIS da
implantação do Sistema de Controle de Temperatura Digital
81
XIII
LISTA DE SIGLAS
ABESCO Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACEEE American Council for an Energy-Efficient Economy
ADEME Agence de l‟Environnement et de la Maîtrise de l‟Énergie
AEE Ação de Eficiência Energética
AME Amazonas Energia
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica
Celpe Companhia Energética de Pernambuco
CIGAS Companhia de Gás do Amazonas
CONPET Programa Nacional da Racionalização do uso dos Derivados de Petróleo
DETR Departamento de Meio Ambiente, Transportes e Regiões
DOE Departamento de Energia Americano
EERN Energy Efficiency and Renewebla Energy Network
EPA Programa de Etiquetagem e Padronização de Equipamentos
EPE Empresa de Pesquisa Energética
Esco Empresa de Serviços de Conservação de Energia
EVO Effciency Valuation Organization
FC Fator de Carga
FU Fator de Utilização
GEE Gerenciador de Eficiência Energética
IDAE Instituto para a Diversificação e Economia Energética
IEA Internacional Energy Angency
ISO International Organization for Standardization
LEED Leadership in Energy and Environmental Design
LT Linha de Transmissão
M&V Medição e Verificação
MCE Medida de Conservação de Energia
MMA Ministério do Meio Ambiente
MME Ministério de Minas e Energia
NBR Norma Brasileira
XIV
PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem
PEE Programa de Eficiência Energética
PIE Produtores Independentes de Energia
PIM Polo Industrial de Manaus
PIMVP Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance
PNE Plano Nacional de Energia
PNEF Plano Nacional de Eficiência Energética
Procel Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
SIN Sistema Interligado Nacional
SoP Electricity Standart of Perfomance
SUFRAMA Superintendência da Zona Franca de Manaus
XV
RESUMO
Este trabalho propõe uma metodologia para o gerenciamento de energia
como uma ferramenta de Gestão de Eficiência Energética na Indústria pelo lado do
consumo de energia no processo produtivo de uma indústria. Uma ação importante
neste processo é a criação da interatividade entre os usuários e a energia elétrica. É
proposto a implementação de dispositivos de medição, controle e diagnostico, a fim
de obter um melhor aproveitamento do uso da energia elétrica, e com a aquisição
dos dados oriundos destes dispositivos permitirem o gerenciamento para redução do
consumo de energia e fazer a gestão visando a eficiência energética. São
apresentados resultados do sistema proposto nas áreas com centrais de
refrigeração de uma indústria de produtos plásticos para atendimento à indústria
alimentícia. No presente estudo, aplicou-se também uma metodologia chamada de
medição e verificação (M&V) para avaliar o percentual efetivo de economia obtido
após a implantação das ações de eficiência energética.
Palavras-Chave: Controle e Automação, Eficiência Energética e Gerenciamento de
Energia.
XVI
ABSTRACT
This work shows the power management as a management tool for Energy
Efficiency in Industry by the side of the energy use in the production process of an
industry. An important action in the process is to build the interactivity between users
and the electricity. It is proposed the implementation of metering devices, control and
diagnosis in order to get a better the use of electricity, and with the acquisition of data
from these devices allow management to reduce energy consumption and to make
the management aiming at energy efficiency. Presents the results of the system
proposed in areas with central refrigerating of a plastic products industry to serve the
food industry. The present study, has also applied a methodology used as
measurement and verification (M & V) to assess the actual percentage of savings
achieved after the implementation of energy efficiency measures.
Keywords: Control and Automation, Energy Efficiency and Energy Management.
1
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
De acordo com a ISO 50001(2013), um Sistema de Gestão Energética pode
ser definido como um conjunto de elementos interligados ou de interação de uma
organização para estabelecer a política energética e os objetivos e para atingir os
objetivos. O setor industrial responde por 35,1% de toda energia consumida no
Brasil, conforme relatório divulgado pelo Balanço Energético Nacional (2013). Na
indústria, o consumo de energia elétrica representa um dos custos mais elevado
para o processo de produção, e diante deste cenário, a economia de energia obtida
em ações de eficiência energética no setor industrial gera benefícios para toda a
sociedade. Na análise de 217 projetos de eficiência energética de 13 setores
industriais, o custo médio do MW/h economizado foi de R$ 79,00/MW/h.
Considerando o custo marginal de expansão do sistema de energia elétrica
estimado pela EPE em R$ 138/MWh no Plano Decenal 2007/2016, a diferença entre
estes dois valores é o ganho médio dos projetos. A economia obtida possibilita ao
governo e ao empresário direcionar recursos para outras prioridades. Ações de
eficiência energética agregam importantes ganhos sociais, ambientais e de
competitividade para Indústria (PROCEL, 2013).
O uso adequado e eficiente dessa energia deve se fazer presente no
planejamento das indústrias. Muito tem sido abordado sobre programas de eficiência
energética, porém, pouco se conhece sobre como um Sistema de Gestão de
Energia agregado a sistemas de controle e automação podem ser utilizados como
ferramenta de gestão de eficiência energética e podem reduzir os custos e melhorar
a produtividade, e a competitividade da indústria.
Além da redução dos custos operacionais, um sistema de gerenciamento
integrado de energia possibilita que a indústria tenha uma atitude responsável e
econômica no processo de produção. Em virtude da grande variedade de ramos de
atividades das indústrias existentes no polo industrial de Manaus, há uma série de
ações que podem ser adotadas para melhorar o aproveitamento do uso da energia
elétrica.
2
De acordo com o Manual de Eficiência Energética na Indústria elaborado pela
Cooperativa Paranaense de Energia (COPEL, 2013), com o uso eficiente da energia
elétrica, a indústria terá uma melhor utilização das instalações e equipamentos
elétricos, uma redução no consumo de energia e consequente economia nas
despesas com eletricidade. Com o melhor aproveitamento da energia, conseguirá
um aumento de produtividade e um padrão de qualidade no produto acabado, isto
tudo, mantendo o nível de segurança e diminuindo o tempo de parada das máquinas
para a realização de manutenção. Além destas vantagens para a indústria, a
sociedade em geral terá uma “redução dos investimentos para a construção de
usinas e redes elétricas e consequente redução dos custos da eletricidade, redução
dos preços de produtos e serviços e, maior garantia de fornecimento de energia”
(COPEL, 2013). Hoje, uma redução de consumo de energia afeta toda a cadeia
produtiva, incluindo os consumidores finais, que perceberão um reflexo positivo no
preço do produto acabado.
Neste cenário, o objetivo do presente trabalho é propor uma metodologia de
gerenciamento de energia elétrica com a implementação de medidas de baixo custo
para o setor industrial, através da utilização de dispositivos de medição, registro e de
controle e automação e sua integração com Sistemas de Gerenciamento. É propor
também algumas medidas comuns a qualquer tipo de indústria e que são básicas e
de baixo custo, e que podem proporcionar um grande beneficio, tornando-se uma
ferramenta de grande importância para um programa de eficiência energética,
esboçando alguns planos de consumo eficiente de energia que podem ser adotados
por indústrias advindas dos mais variados ramos de atuação. Uma metodologia
chamada de medição e verificação (M&V) para avaliar o percentual efetivo de
economia obtido após a implantação das ações de eficiência energética é também
analisada.
3
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Propor e desenvolver uma metodologia de sistema de gerenciamento de
energia elétrica visando a eficiência energética chamada de Gerenciador de
Eficiência Energética com a implementação de medidas de baixo custo para o setor
industrial.
1.2.2 Objetivos Específicos
Coletar informações de uma indústria do Polo Industrial de Manaus (PIM) que
será o laboratório do estudo de caso, no qual se realizará o levantamento do perfil
de carga, registros do perfil de consumo, a composição da conta de energia elétrica,
histórico de consumo, identificação das oportunidades de redução de custos de
energia, identificação dos pontos de desperdícios de energia.
Realizar diagnóstico e pré-estudo de caso através das analises dos dados e
registros obtidos através do Sistema de gerenciamento de energia elétrica.
Implementar o Sistema de Gerenciamento de Energia como uma ferramenta
de eficiência energética, no qual consistirá na unificação dos registros obtidos na
etapa diagnostico, analise dos dados e registros, elaboração do plano de ação e
controle de eficiência energética através da definição e escolha das técnicas e
métodos de se fazer eficiência energética;
Propor medidas comuns a qualquer tipo de indústria e que são básicas e de
baixo custo, e que podem proporcionar um grande beneficio, tornando-se uma
ferramenta de grande importância para um programa de eficiência energética,
esboçando alguns planos de consumo eficiente de energia que podem ser adotados
por indústrias advindas dos mais variados ramos de atuação.
Executar o levantamento dos registros de consumos de energia, coleta dos
dados e informações referentes aos resultados obtidos após a implementação das
ações de eficiência energéticas estabelecidas pelo sistema gerenciamento na
Indústria do PIM utilizada como laboratório.
4
Utilizar uma metodologia chamada de medição e verificação (M&V) para
avaliar o percentual efetivo de economia obtido após a implantação das ações de
eficiência energética dentro de uma indústria do PIM, visando a validação eficiência
energética.
1.3 CONTRIBUIÇÃO E RELEVÂNCIA DO ESTUDO
É de alta relevância para a região, principalmente devido à aplicação se dar no
polo industrial de Manaus, responsável pelo desenvolvimento econômico do estado
do Amazonas, onde o uso adequado e eficiente da energia deve se fazer presente
no planejamento das indústrias. Muito tem sido abordado sobre programas de
eficiência energética, porém, pouco se conhece sobre como um Sistema de Gestão
de Energia agregado a sistemas de controle e automação podem ser utilizados
como ferramenta de gestão de eficiência energética e podem reduzir os custos e
melhorar a produtividade, e a competitividade das indústrias do PIM.
Além da redução dos custos operacionais, um sistema de gerenciamento
integrado de energia pelo lado da demanda possibilita que a indústria tenha uma
atitude responsável e econômica no processo de produção. Em virtude da grande
variedade de ramos de atividades das indústrias existentes no polo industrial de
Manaus, há uma série de ações que podem ser adotadas para melhorar o
aproveitamento do uso da energia elétrica.
De acordo com o Manual de eficiência energética na indústria elaborado pela
COPEL, com o uso eficiente da energia elétrica, a indústria terá uma melhor
utilização das instalações e equipamentos elétricos, uma redução no consumo de
energia e consequente economia nas despesas com eletricidade. Com o melhor
aproveitamento da energia, conseguirá um aumento de produtividade e um padrão
de qualidade no produto acabado, isto tudo, mantendo o nível de segurança e
diminuindo o tempo de parada das máquinas para a realização de manutenção.
Além destas vantagens para a indústria, a sociedade em geral terá uma “redução
dos investimentos para a construção de usinas e redes elétricas e consequente
redução dos custos da eletricidade, redução dos preços de produtos e serviços e,
maior garantia de fornecimento de energia” (COPEL, 2013). Hoje, uma redução de
5
consumo de energia afeta toda a cadeia produtiva, incluindo os consumidores finais,
que perceberão um reflexo positivo no preço do produto acabado. Através da
realização deste projeto, será possível a visualização de forma macro do perfil dos
gastos com energia dentro das Indústrias do PIM, além de fornecer uma projeção de
custos e com energia elétrica que podem ser economizados.
1.4 DELIMITACAO DA PESQUISA
O GEE - Gerenciador de Eficiência Energética na Indústria tem por objetivo a
visualização de forma macro do consumo de energia elétrica de todas as áreas
responsáveis pelo funcionamento produtivo da planta, proporcionando as seguintes
ações:
A integralização dos vários setores de consumo na indústria como:
Controle e Gerenciamento das Centrais de Ar Condicionado,
Gerenciamento e Controle de Chillers e equipamentos de utilidades,
Gerenciamento e controle de sistemas de iluminação, Gerenciamento e
Controle de sistemas de Ar comprimido, e etc.;
Através da coleta de dados de medição e verificação apontarem os
setores responsável pelo de maior consumo de energia na planta a
propor ações de controle e eliminação do desperdício de consumo de
energia; Identificar as principais áreas de desperdícios de energia;
Mostrar a importância do Planejamento estratégico de produção como
ferramenta de redução do desperdício e melhor aproveitamento da
energia;
Propor ações de combate às perdas e ao desperdício; Mostrar
economia alcançada após a implementação das ações e etc.
6
1.5 ESCOPO DO TRABALHO
No Capitulo I, introdução: são apresentados de forma sucinta, os elementos
que motivaram á realização deste trabalho, juntamente com os objetivos, a
relevância e contribuição da dissertação e o escopo do trabalho.
No Capítulo II, refere-se á revisão bibliográfica e o estado da arte por meio de
pesquisas correlatas no acervo literário técnico nacional e internacional sobre o tema
de Gerenciamento de energia, eficiência energética, sistemas de controle e
automação, registradores de dados, estudos de técnicas e métodos de eficiência
energética na indústria, estudo de casos de eficiência energética; Ao longo dos
próximos capítulos, são descritos com detalhes os elementos necessários á
composição da utilização do Sistema de Gerenciamento como Ferramenta de
Eficiência Energética na Indústria.
No Capítulo III, está orientado ao estudo e conceitos de Gestão e
Gerenciamento de Energia, normas e ferramentas de eficiência energética, bem
como procedimentos metodológicos de medição e verificação e suas características.
No Capítulo IV, apresenta o conceito e as definições do Gerenciador de
Eficiência Energética.
No Capítulo V, aborda a aplicação da pesquisa enfocando o estudo de caso
em uma indústria de Plásticos.
Por último, o Capítulo VI, apresentam-se as conclusões proporcionadas pelos
resultados da dissertação e as recomendações para possíveis desdobramentos e
aplicações do Gerenciador de Eficiência Energética.
7
CAPÍTULO 2. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
2.1 CONCEITOS E DEFINIÇÕES.
A Empresa de Pesquisa Energética (EPE, 2013) conceitua eficiência
energética como a relação entre e a quantidade de energia final utilizada e de um
bem produzido ou serviço realizado.
Segundo Patterson (1996), eficiência energética é como um processo
associado a um menor uso de energia por cada unidade de produção, propondo o
uso de indicadores que expressam a variação na eficiência energética, esses
indicadores são divididos em:
Termodinâmicos – que são baseados na ciência da termodinâmica indica
a relação entre o processo real e o ideal quanto à necessidade de uso de
energia;
Físicos termodinâmicos – que consideram a quantidade de energia
requerida em unidades termodinâmicas, mas, as saídas (produtos) são
expressas em unidades físicas;
Econômicos termodinâmicos - cuja energia requerida em unidades
termodinâmicas é dada como referência, mas, os produtos são expressos
em unidades econômicas (valores monetários);
Econômicos – onde a energia requerida e os produtos são expressos em
grandezas econômicas.
Esses indicadores são os possíveis critérios para expressar a eficiência
energética, de acordo com os setores ou atividades econômicas.
Para Schipper (2001), indicadores energéticos descrevem as relações entre o
uso de energia e atividade econômica de forma desagregada, representando
medições do consumo de energia e permitindo identificar os fatores que o afetam.
Enquanto que para Tolmasquim (1998), destacam os indicadores globais prestam-se
a avaliar a eficiência energética de um país como um todo, possibilitando a
comparação com outros países e o acompanhamento da evolução da eficiência ao
longo do tempo.
8
O conceito apresentado pela IEA - International Energy Agency (2005) de que
eficiência energética é a obtenção de serviços energéticos, como produção,
transporte e calor, por unidade de energia utilizada, como gás natural, carvão ou
eletricidade – é análogo ao apresentado por Raskin (2002), que utiliza o termo
“atividade” para relacionar o uso de energia, ou seja, a necessidade de sua redução.
Dentre os conceitos contemporâneos, o Ministério de Meio Ambiente - MMA
(2013) define que a eficiência energética consiste da relação entre a quantidade de
energia empregada em uma atividade e aquela disponibilizada para sua realização.
A promoção da eficiência energética abrange a otimização das transformações, do
transporte e do uso dos recursos energéticos, desde suas fontes primárias até seu
aproveitamento. Adotam-se, como pressupostos básicos, a manutenção das
condições de conforto, de segurança e de produtividade dos usuários, contribuindo,
adicionalmente, para a melhoria da qualidade dos serviços de energia e para a
mitigação dos impactos ambientais (MME, 2013).
Trata-se de uma atividade técnico-econômica que objetiva proporcionar o
melhor consumo de energia e água, com redução de custos operacionais correlatos;
Minimizar contingenciamentos no suprimento desses insumos e introduzir elementos
e instrumentos necessários para o gerenciamento energético e hídrico da empresa
ou empreendimento (MME, 2013).
Para o grupo Companhia Energética de Pernambuco – Celpe a eficiência
energética consiste em obter o melhor desempenho na produção de um serviço com
o menor gasto de energia elétrica (Celpe,2013), já a Associação Brasileira de
Serviços de Conservação de Energia (ABESCO), caracteriza a eficiência energética
como uma atividade técnico-econômica que objetiva proporcionar o melhor consumo
de energia e agua, com a redução dos custos operacionais correlatados, além de
minimizar contingenciamentos no suprimento desses insumos, e introduzir
elementos e instrumentos necessários para o gerenciamento energético e hídrico da
empresa e ou empreendimento (ABESCO, 2013).
Para o Portal da Eficiência Energética (2013), toda a energia passa por um
processo de transformação após o qual se transforma em calor, frio, luz, etc. durante
essa transformação uma parte dessa energia é desperdiçada e a outra, que chega
ao consumidor, nem sempre é devidamente aproveitada. A eficiência energética
9
pressupõe a implementação de medidas para combater o desperdício de energia ao
longo do processo de transformação.
Diante de tantos conceitos e definições, o Gerenciado de Eficiência
Energética, apresenta um novo método de conceito de eficiência energética, que se
define como:
Eficiência Energética é a integralização do Gerenciador de Energia e/ou
sistema que realiza a monitoração e/ou controle de processos que utilizam a energia
elétrica, buscando otimizar o consumo dos insumos energéticos e utilidades de
forma automática sem interrupção de produção ou prejuízo no conforto ambiental, a
fim de garantir o uso adequado de energia elétrica eliminando o desperdício.
2.2 O CENÁRIO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO MUNDO
A partir da primeira crise do petróleo, na década de 1970, a eficiência
energética passou a ser preocupação mundial, levando os países industrializados a
se organizar e levantar fundos para investimentos em projetos de eficiência
energética e fontes renováveis de energia, cujo objetivo era diminuir a dependência
em relação ao petróleo e derivados.
Em meados dos anos de 1980, o impacto da queima de combustíveis fósseis
na variação climática global entrou na pauta de discussões em todo mundo.
Resultado destas inquietações foi o Protocolo de Kyoto em 1997, acordo
internacional em que os países signatários estabeleceram metas de redução de
emissões de Co2 (HADDAD, 2012). Para atingir aos objetivos propostos pelo
protocolo, tornou-se imperativa a criação de mecanismos que estimulassem a
eficiência em toda a cadeia energética.
a) Reino Unido: o plano governamental focou na conscientização da
população e no gerenciamento de programas do Departamento de Meio Ambiente,
Transportes e Regiões (DETR) e do programa Electricity Standart of Performance
(SoP). Foram implementados modernos aquecedores de água, controle de
aquecimento, melhorias no isolamento de paredes na construção civil, utilização de
combustíveis alternativos, educação, iluminação eficiente e fomento a
empreendimentos que contribuíssem com a conservação de energia.
10
b) França: as atividades em eficiência energética são de responsabilidade da
Agência do Meio Ambiente e da Matriz Energética (ADEME) com interação entre
políticas ambientais e energéticas. As áreas prioritárias foram a economia dos
resíduos, poluição do ar e matriz energética limpa (IDAE, 2012)
c) Espanha: a promoção da eficiência energética no país dá-se por meio do
Instituto para a Diversificação e Economia Energética (IDAE), entidade pública
empresarial. Desenvolve projetos de fomento ao uso racional da energia e incentivo
às fontes renováveis, auditorias energéticas, estímulo ao uso de combustíveis
limpos e substituição de equipamentos obsoletos.
d) Canadá: iniciou seus programas de eficiência energética na década de
1970. Em 1995 foi criado o National Action Program on Climate. Os principais
programas são voltados à indústria, setor público, transportes, normalização de
equipamentos na construção civil, programa de etiquetagem de equipamentos
eficientes e orientação de consumidores; estímulo à construção e às reformas dentro
de padrões eficientes e de conservação de energia (CLIMATE CHANGE, 2012).
e) Estados Unidos: o Departamento de Energia Americano (DoE) atua por
meio do Energy Efficiency and Renewable Energy Network (EERN, 2013. Objetiva
estimular a exploração de fontes renováveis e a competitividade econômica como
forma de baixar custos e proteger o meio ambiente. O foco são as) empresas
concessionárias de energia, a indústria e os setores de transporte e da construção
civil (EERE, 2013).
f) Outros países: Japão, Noruega, Dinamarca, Suécia, Nova Zelândia e
Austrália desenvolvem programas similares buscando reduzir desperdícios de
energia em todos os segmentos de consumo, por meio de mecanismos similares
especialmente com a adoção de programas de etiquetagem e a normalização de
produtos, métodos e processos industriais (ACEEE, 2014).
Um país que usa menos energia para alcançar os mesmos ou melhores
resultados reduz seus custos e a poluição, criando uma economia mais forte e
competitiva. Embora a eficiência energética tenha desempenhado um papel
importante nas economias dos países desenvolvidos ao longo de décadas, a
eficiência energética de baixo custo continua a ser uma fonte de energia
maciçamente subutilizada.
11
Na segunda edição da “International Energy Efficiency Scorecard”, elaborado
pela American Council for an Energy Efficient Economy – ACEEE (2014) foram
analisados as 16 maiores economias do mundo, que corresponde a mais de 81% do
produto interno bruto mundial e cerca de 71% do consumo mundial de eletricidade,
foi estabelecido 31 indicações divididas entre medidas de politicas energéticas e
medidas de desempenho energético para avaliar a eficiência com que essas
economias usam energia. A medida politica é caracterizada pela presença em um
país ou região de uma melhor pratica de política energética.
Exemplos de politicas energéticas incluem a presença de um objetivo
nacional de economia de energia, padrões de economia de combustível para
veículos e padrões de eficiência energética para os aparelhos. As medidas de
desempenho são uma medida de uso de energia que proporcionam resultados
quantificáveis. As métricas são distribuídas entre os três setores principais
responsáveis pelo consumo de energia em um país economicamente desenvolvido:
edifícios, indústria e transporte. Foi incluído também um número de métricas que
cruzam estes setores (como a eficiência de geração de energia elétrica) e que
indicam um compromisso nacional para a eficiência energética. Estas métricas são
incluídas em uma seção de esforços nacionais. A pontuação máxima possível
estipulada para um país foi de 100 pontos, divididos em 25 pontos para todas as
seções, e foi feito a atribuição de um valor de ponto para cada métrica em seguida
foi classificado todas as economias com base nos resultados da pesquisa (ACEEE,
2014).
De acordo com a pesquisa, a Alemanha teve a maior pontuação geral, com
65 de 100 pontos possíveis. Os países com maior pontuação em cada categoria
são:
Edifícios: China;
Indústria: Alemanha e Itália;
Transporte: empate triplo entre a França, a Itália e a União Europeia
nos esforços nacionais.
Os resultados da pesquisa elaborada pela ACEEE (2014) indicam que alguns
países estão superando significativamente outros, mas o achado mais importante é
que há oportunidades significativas de melhoria em todas as economias analisadas.
As condições necessárias para um resultado perfeito é atualmente possível e, na
12
prática, em algum lugar do globo. Para cada métrica, pelo menos um país (e muitas
vezes vários) receberam todos os pontos. No entanto, cada país também tem
deficiências graves, e a pontuação média foi de apenas 50 pontos, em geral, os
países com as maiores pontuações marcaram pontos em todas as quatro seções.
Os Estados Unidos tem feito alguns progressos em direção a uma maior
eficiência energética nos últimos anos, particularmente em áreas como as de
construção, normas para eletrodomésticos, parcerias voluntárias entre governo e
indústria, e, recentemente, os padrões de economia de combustível para os veículos
e caminhões pesados. No entanto, a história geral é decepcionante. Os Estados
Unidos, por muito tempo foi considerado um líder mundial inovador e competitivo,
porém tem progredido lentamente e realizado progressos limitados desde a última
“Internacional Scorecard” em 2012 (ACEEE, 2014). Por outro lado, países como
Alemanha, Japão e China estão surgindo à frente. Os países que utilizam a energia
de forma mais eficiente usam menos recursos para alcançar os mesmos objetivos,
reduzindo custos, preservando os recursos naturais valiosos, e ganham uma
vantagem competitiva em relação a outros países. Nos Estados Unidos, uma grande
quantidade de recursos são desperdiçados, e os custos foram autorizados a
permanecer desnecessariamente alto.
Abaixo a figura 2.1 mostra de forma macro a classificação conforme pesquisa.
Figura 2.1 - Classificação Mundial Eficiência Energética.
FONTE: ACEEE, 2014 (Adaptação).
13
2.3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO BRASIL
Os principais eventos que deram início às discussões em torno da
conservação e eficiência energética no Brasil, data da década de 1970 e são uma
resposta à crise do petróleo (EPE, 2013):
1973 - 1º Choque do Petróleo;
1975 - 1º Seminário sobre o tema conservação de energia (MME);
1979 - 2º Choque do Petróleo;
1982 - Programa de Mobilização Energética.
Durante a década de 1980 novos problemas ganharam visibilidade e
tornaram-se crescentes as preocupações com o meio ambiente e questionamentos
relativos ao desperdício de energia. Sobre esse período destacam-se os seguintes
eventos:
1984 - Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE);
1985 - Programas Nacional de Conservação de Energia Elétrica
(PROCEL) [3];
1991 - Programa Nacional de Conservação de Petróleo e Derivados
(CONPET);
2001 - Lei nº 10295 Política Nacional de Conservação e Uso Racional
de Energia.
A partir de 1998, foi implementado a obrigatoriedade de investimentos em
programas de conservação pelas concessionárias, sob fiscalização da Agência
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), ratificado pela Lei nº 9.991/2000 e alterações
subsequentes. No ano de 2001, durante o racionamento de energia elétrica,
diversas medidas de incentivo foram estimuladas, com destaque para a Lei nº
10.295, que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de
Energia.
Na sequencia foi criado pelo governo federal em 1985, o Programa Nacional
de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL), que tem por objetivo promover a
racionalização do consumo de energia elétrica, combatendo o desperdício e
14
reduzindo os custos e os investimentos setoriais, aumentando ainda a eficiência
energética.
Como todo país em desenvolvimento, o Brasil tem uma grande demanda
reprimida de energia, porém os índices nacionais de perda e desperdício de
eletricidade também são altos. O total desperdiçado, segundo o Procel, chega a 40
milhões de kW, ou a US$ 2,8 bilhões, por ano. Os consumidores - indústrias,
residências e comércio - desperdiçam 22 milhões de kW; as concessionárias de
energia, por sua vez, com perdas técnicas e problemas na distribuição, são
responsáveis pelos 18 milhões de kW restantes (PROCEL, 2013).
Uma das soluções apontadas pelos especialistas para atender este déficit
seria conter a demanda por meio de técnicas de conservação - que substituem
tecnologia (máquinas, motores, sistemas de refrigeração e iluminação), incluindo o
uso da água, por outras com maior eficiência energética e menor custo financeiro e
impacto ambiental (PROCEL, 2013).
Assim, além de promover a substituição de insumos esgotáveis (combustíveis
fósseis) e a redução da intensidade do uso de energia, qualquer política energética
deve estimular a eficiência e o combate ao desperdício por meio de instrumentos de
regulação - como a especificação de códigos com consumo máximo de energia em
construções ou padrão de desempenho e melhorias em equipamentos para garantir
a incorporação de novas tecnologias, mais eficientes, pelos fabricantes.
Nesse sentido, o Selo Procel de Economia de Energia, instituído em 1993,
indica ao consumidor, no ato da compra, os produtos que apresentam os melhores
níveis de eficiência energética dentro de cada categoria: geladeiras, freezers,
chuveiros elétricos e aparelhos de ar-condicionado. O objetivo é estimular a
fabricação e a comercialização de produtos mais eficientes, contribuindo para o
desenvolvimento tecnológico e a redução de impactos ambientais.
As iniciativas desenvolvidas pelo Procel em seus 23 anos de existência
proporcionou uma economia total de energia estimada em 24.600 GWh, o que
corresponde à energia elétrica necessária para atender aproximadamente 14,4
milhões de residências, durante o período de um ano. O investimento realizado nas
duas décadas foi de aproximadamente R$ 971 milhões, proporcionando
investimentos postergados no sistema elétrico brasileiro da ordem de R$ 17,2
bilhões (PROCEL, 2013).
15
Recente estudo de planejamento setorial de longo prazo, o Plano Nacional de
Energia (PNE 2030) sinalizou a meta de conservação anual de energia equivalente a
10% do mercado de 2030. Contudo, conforme apontado pelo próprio Plano, as
principais barreiras ao pleno desenvolvimento da eficiência energética no Brasil
demandam um esforço governamental no sentido de se aperfeiçoar o marco legal e
regulatório, bem como no estabelecimento de uma estrutura operacional capaz de
articular a diversidade de agentes envolvidos e implementar as ações efetivas entre
os inúmeros segmentos consumidores (EPE, 2014).
O Programa Nacional de Iluminação Pública e Sinalização Semafórica
Eficientes - Reluz tem o objetivo de promover o desenvolvimento de sistemas
eficientes de iluminação pública e sinalização semafórica, bem como a valorização
noturna dos espaços públicos urbanos, contribuindo para melhorar as condições de
segurança pública e qualidade de vida nas cidades brasileiras (PROCEL, 2013).
O Reluz apresentou seus resultados em novembro de 2008: na região Norte
atendeu nove municípios, promovendo uma redução de demanda, no horário de
ponta do sistema elétrico, de 1.703 kW e uma economia no consumo de energia
elétrica de 7.460 MWh/ano. Na região Nordeste foram beneficiados pelo Programa
203 municípios sendo prevista uma redução de demanda, no horário de ponta do
sistema elétrico, de 14.267 kW e uma economia no consumo de energia elétrica de
83.219 MWh/ano. Na região Centro-Oeste, foram atendidos 40 municípios, estando
prevista uma redução de demanda, no horário de ponta do sistema elétrico, de
26.091 kW e uma economia no consumo de energia elétrica de 116.445 MWh/ano.
Na região Sudeste integram o Programa 932 municípios, com previsão de redução
de demanda, no horário de ponta do sistema elétrico, de 73.393 kW e uma
economia no consumo de energia elétrica de 321.207 MWh/ano. Na região Sul
foram atendidos 54 municípios com previsão de uma redução de demanda, no
horário de ponta do sistema elétrico, de 22.819 kW e uma economia no consumo de
energia elétrica de 89.555 MWh/ano (PROCEL, 2013).
Além de ter uma das tarifas mais altas, o Brasil não tira o melhor da energia
que consome. Num ranking que avaliou a eficiência entre as 16 maiores economias
do mundo, o país é o 15º colocado geral. Realizado pelo Conselho Americano para
uma Economia de Energia Eficiente (ACEEE, 2014), o levantamento avaliou o uso
de energia a partir de 25 indicadores, distribuídos em quatro áreas-chave: indústria,
16
transporte, edificações e esforços nacionais em prol da eficiência energética.
Segundo o estudo, um país que usa menos energia para atingir um mesmo
resultado, ou mesmo superá-lo, reduz custos e polui menos, criando uma economia
mais competitiva.
Ao todo o Brasil atingiu 41 pontos de um total de 100 possíveis. No item
indústria, o país fez 10 pontos, menos da metade da pontuação máxima no quesito,
de 14. Já no uso de energia pelo setor de edificações, foram 13 pontos de um total
de 28. O melhor desempenho em termos de eficiência energética veio da área de
transporte - 13 pontos de um total de 15, empatando com os Estados Unidos. E o
pior desempenho do país veio do quesito esforços nacionais, que analisa a
existência e iniciativas de criação de políticas e legislações específicas para
fomentar o uso consciente da energia, como a criação de selos de eficiência: com
apenas 5 de um total de 25 pontos possíveis, o Brasil ocupa o último lugar.
Entre todas as economias listadas pela ACEEE (2014), o Brasil foi a que teve
o pior desempenho em termos de eficiência energética na indústria. De acordo com
o Programa de Eficiência Energética - PEE, da Agência Nacional de Energia Elétrica
– ANEEL (2014), as distribuidoras têm de destinar 0,5% da receita operacional
líquida para ações de combate ao desperdício de eletricidade, porem na realidade,
apenas de 2% a 3% desses recursos vão para a indústria, e a indústria corresponde
a algo entre 35% e 40% da energia consumida no país.
No Brasil, em setembro de 2012, apenas cinco unidades industriais com a
certificação ISO 50001, que representa as melhores práticas internacionais em
gestão de energia. Nesse quesito, a campeã é a Alemanha que no mesmo período,
o país europeu tinha 453 plantas certificadas (ACEEE, 2014).
2.4 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO AMAZONAS
O estado do Amazonas possui área de quase 1.6 Milhões de km², com um
total de 62 municípios abrigando uma população estimada de 3.8 milhões de
habitantes. De acordo com o relatório da concessionária Amazonas Distribuidora de
Energia S/A (AME), responsável pela geração, transmissão e distribuição de energia
elétrica em todo o estado do Amazonas, aproximadamente 50% da população está
concentrada na cidade de Manaus, capital do estado do Amazonas (AME, 2012).
17
O cenário elétrico do Estado do Amazonas pode ser dividido em dois
sistemas conforme segue:
Sistema Manaus – Constituído da cidade de Manaus, e os municípios de
Iranduba, Presidente Figueiredo e Manacapuru que é suprido via parque
hidrotérmico composto por termelétricas e a hidroelétrica de Balbina localizada no rio
Uatumã próprias da concessionária e de Produtores Independentes de Energia -
PIE‟s, representando o maior Sistema Isolado brasileiro. Várias termelétricas são a
gás natural adquirido junto a Companhia de Gás do Amazonas - CIGÁS
Outro fator importante e que está em fase de testes a interligação do Sistema
Manaus ao Sistema Interligado Nacional (SIN) via a Linha de Transmissão Tucuruí-
Macapá-Manaus, com entrada efetiva em operação prevista para este ano. Essa
Linha de Transmissão (LT) possui capacidade de 1.800 MW. A responsabilidade
pela operação e manutenção desta LT cabe a empresa Centrais Elétricas do Norte
do Brasil S/A - Eletronorte, com sede em Brasília, sendo uma das empresas do
grupo Eletrobrás, tendo na cidade de Manaus uma superintendência.
A interligação ao SIN também cria a possibilidade de grandes consumidores
deixarem de ser cativos e passarem a ser livres, ou seja, com possibilidade de
compra de energia elétrica junto a Câmara de Comercialização.
O sistema Manaus, no ano de 2013, foi responsável pela geração de
aproximadamente 8.5 GWh. Desse total, 1,37% foi recebido do Sistema Interligado
Nacional – SIN via a linha de transmissão de Tucuruí-Macapá-Manaus; 15,72% foi
proveniente de geração hídrica da Hidrelétrica de Balbina e, 82,91% de origem
térmica. Do total da energia produzida por termelétricas, 31,28% foi produzido por
Produtores Independentes de Energia (AME, 2013).
Conforme ilustra a figura 2.2 as classes responsáveis pelos maiores
consumos, no ano de 2013, foram a industrial (35,34%), residencial (25,96%) e a
comercial (22,0%), correspondendo a 83,31% do mercado.
18
Figura 2.2 - Distribuição do mercado de energia elétrica do Sistema Manaus por
classe de consumo em 2013.
FONTE: AME, 2013.
O setor industrial no Sistema Manaus é impulsionado pelas empresas do Polo
Industrial de Manaus (PIM). De acordo com publicação da Superintendente da Zona
Franca de Manaus – SUFRAMA, as empresas incentivadas do PIM fecharam o ano
de 2013 com um faturamento acumulado de R$ 83,3 bilhões, o maior valor em reais
registrado em sua história, correspondendo ao aumento de 13,35% com relação ao
verificado no ano de 2012.
O Sistema Manaus, em dezembro de 2013 registrou o total de 490.752
consumidores. Nesse mesmo ano o consumo médio mensal por consumidor
registrado foi de 821 kWh, enquanto o consumo médio residencial foi de 238 kWh
(AME, 2013).
Sistema Interior - Os municípios não conectados ao Sistema Manaus são
atendidos por 101 sistemas elétricos isolados supridos por termelétricas. A potência
nominal instalada no parque gerador é de 384.888 kW enquanto a efetiva é 292.648
kW. Observa-se que a potência efetiva é aproximadamente 24% menor que a
nominal, o que se justifica pelo grande número de máquinas com vida útil bastante
comprometida (AME, 2013).
19
Os municípios de Anamã, Anori, Caapiranga e Codajás são supridos via
termelétricas a gás natural, os demais municípios são supridos por usinas
termelétricas a óleo diesel/biodiesel. É oportuno registrar que, no caso do município
de Itacoatiara, além do parque gerador movido a diesel/biodiesel da concessionária,
há uma termelétrica a lenha com potência instalada de 9 MW e capacidade anual de
geração média de 64 GWh, operando desde o ano de 2002 pertencente a um PIE
(AME, 2013).
O sistema Interior gerou 1.567 GWh no ano de 2013, correspondendo a
somente 17% da produção total do estado do Amazonas. Do total, 79,5% foi
produzida usando diesel/biodiesel em unidades próprias da concessionária; 17,8%
foi gerado no Sistema Manaus; 2,2% foi produzido pelo Produtor Independente de
Energia denominado BK Energia, via termelétrica a lenha; 0,4% foi adquirido junto a
empresa Eletrobrás Distribuição Acre e; 0,1% foi adquirido do auto produtor
Hermasa Navegação da Amazônia (AME, 2013).
Conforme mostra a figura 2.3, as classes responsáveis pelos maiores
consumos, no ano de 2013, foram a residencial, comercial, poderes públicos e a
industrial; correspondendo a 83,53% do mercado.
Figura 2.3 - Distribuição do mercado de energia elétrica do Sistema Interior por
classe de consumo em 2013 [24].
FONTE: AME, 2013
20
O consumo médio mensal por consumidor registrado em 2013 foi 280 kWh,
enquanto o consumo médio residencial foi 168 kWh (AME, 2013).
O mercado de Energia Elétrica no Estado do Amazonas é bastante promissor,
com taxa de crescimento estimada em 6% ano para os próximos 10 anos.
Na figura 2.4 pode-se observar o comportamento do consumo das principais
classes no período de 2008 a 2012.
Figura 2.4 - Evolução do consumo de eletricidade nas principais classes de consumo
no Estado do Amazonas (2008-2012).
FONTE: AME, 2013.
As perdas no sistema elétrico estadual, considerando tanto as técnicas
quanto as comerciais, são bastante elevadas. No Sistema Manaus, no ano de 2013,
ficaram em torno de 39%. Para este mesmo ano, o percentual de perdas na
transmissão (230 kV) foi da ordem de 0,3%; na subtransmissão (69 kV) foi de 2,6%
e na distribuição (até 13,8 kV) foi de 36,4%. Tais perdas são responsáveis por
aproxidamente R$ 400 milhões em prejuízo anual (AME, 2013).
No Sistema Interior a situação não é diferente, no ano de 2013 as perdas
foram de 27,92 em média, enquanto no ano de 2012 as perdas foram da ordem de
29,9%, representando um decréscimo de 6,62%; devido às ações de fiscalização
realizadas pela concessionária. Considerando a configuração elétrica do Sistema
Interior, depreende-se que grande parcela das perdas ocorre na distribuição de
eletricidade (AME, 2013).
21
Quando da elaboração de projetos de eficiência energética, tanto no Sistema
Manaus quanto no Sistema Interior, a concessionária adota R$ 416,15/MWh como
custo de geração.
Os valores de tarifas médias registradas nos dois sistemas no ano de 2013
para as principais classes de consumo constam na tabela 2.1, onde se observa que
estas são inferiores ao custo da energia gerada.
Tabela 2.1 - Valores médios de tarifas por classe de consumo verificada no ano de
2013 [24].
Classe de Consumo Sistema Manaus
(R$/MWh) Sistema Interior
(R$/MWh)
Residencial 365,06 264,56
Industrial 228,89 242,10
Comercial 323,93 272,35
Rural 223,82 181,17
Pode Público 164,46 273,93 FONTE: AME, 2013.
As ações de eficiência energética no Estado do Amazonas vêm se
desenvolvendo de forma mais efetiva por meio da concessionária de energia
elétrica, a Amazonas Distribuidora de Energia, por força de legislação que torna
compulsório o investimento em projetos de Eficiência Energética. Portanto, a seguir
descrevemos as ações que a AME vem desenvolvendo nessa área.
A AME investe anualmente em média R$ 7 milhões em seu Programa de
Eficiência Energética, ressaltando-se que o valor a ser investido está relacionado
com a Receita Operacional Líquida que é crescente (AME, 2013).
Por força da legislação o foco dos investimentos nos últimos anos tem sido a
substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas e
difusão de geladeiras eficientes. Está previsto o investimento de R$ 30 milhões para
os anos de 2014 e 2015. Esse investimento será para trocar 30.000 geladeiras
antigas por outras eficientes com capacidade de 251 litros e consumo de 24
kWh/mês com selo do Procel nível A e instalação de 160.000 lâmpadas
fluorescentes compactas de 15 W, em substituição a lâmpadas incandescentes
(PROCEL, 2013).
22
Até 31/12/2012, a Eletrobrás Amazonas Energia desembolsou R$ 30.282mil
em Projetos de PEE já concluídos, sendo quase R$ 28.788mil na capital e R$
2.494mil no interior do Estado do Amazonas. Em projetos em andamento, foram
aplicados R$4.992mil, sendo R$26mil na capital e R$ 4.966mil no interior, com
investimento total de R$ 35.274mil em Projetos de Eficiência Energética (PEE). Em
2012, a empresa deu continuidade a 2 projetos de PEE iniciados em anos
anteriores, sendo um na capital e outro no interior, na tipologia baixa renda; e deu
início à execução de três outros: um na capital; um na área metropolitana de
Manaus e outro em 45 localidades do interior do Amazonas, para atendimento ao
Poder Público da capital e consumidores baixa renda da área metropolitana e
interior. Foram efetivamente pagos R$ 3.493mil, na execução de projetos de PEE,
em 2012 (Eletrobrás, 2014).
Do acervo de 25 projetos de PEE, destacam-se:
Dez projetos que se destinaram ao beneficiamento de consumidores
da subclasse residencial baixa renda, sendo seis na capital e quatro no
interior;
Seis em atendimento ao Poder Público, nos quais quatro na capital e
dois no interior;
Cincos para atendimento a consumidores residenciais, sendo três na
capital e dois no interior;
O saldo corrente do Programa de Eficiência Energética é de quase R$ 12.6
milhões de reais. Este valor é referente ao fechamento do balanço contábil de
Dezembro de 2013 da Eletrobrás Amazonas Energia (Eletrobrás, 2014).
23
CAPÍTULO 3. SISTEMA DE GESTAO ENERGÉTICA
3.1 GERENCIADOR DE ENERGIA
O Gerenciador de energia é um sistema composto de equipamentos e
dispositivo de medições que realiza a monitoração e o controle de processos
buscando otimizar o consumo dos insumos energéticos e utilidades de forma
automática sem interrupção de produção ou prejuízo no conforto ambiental. Pode-se
citar como as principais aplicações: Eliminação de desperdícios; Aumento da
eficiência; Mudança nos padrões de consumo; Monitoramento das Concessionárias
de Energia; Elaboração de rateios com alta precisão; Controle de cargas; Controle
do fator de potência; Conhecimento das sazonalidades do consumo; Determinação
do custo específico, consumo específico e custo de produção (por setores e
períodos).
Os Sistemas de Gerenciamento de Energia são implantados basicamente
para monitorar as grandezas elétricas e acompanhar o perfil histórico de medições
de energia de uma unidade consumidora. Sua instalação, muitas vezes, é motivada
pela necessidade de reduzir custos ocasionados por multas de ultrapassagem de
demanda e fator de potência, eficientizar o uso da energia e, consequentemente,
diminuir o valor das contas, além de propiciar ganhos de produtividade, pois se trata
de uma ferramenta que facilita a manutenção e a operação das plantas industriais
(ABNT, 2013). Segundo o BEN (2013) , o gerenciamento e a conservação de
energia elétrica têm destaque crescente, em progressão geométrica, por razões
específicas: crescente rigidez nos critérios de faturamento e nas tarifas de energia
elétrica, e sua aplicação à quase que totalidade dos processos industriais. Pode-se
verificar que a importância do gerenciamento vem crescendo também dada a sua
potencialidade de facilitar a manutenção e a operação das plantas, trazendo ganhos
de produtividade, em termos de manutenção e vida útil de equipamentos e sistemas.
Através de um sistema de gerenciamento é possível monitorar uma série de
variáveis em tempo real e armazená-las para análises que potencializem o uso
eficiente da energia elétrica. Dentre as grandezas e eventos que podem ser
armazenadas, podemos citar:
24
corrente;
tensão;
consumo de energia ativa;
consumo de energia reativa;
demanda;
fator de carga (FC = demanda média / demanda máxima);
fator de utilização (FU = demanda média / demanda contratada);
fator de potência;
demanda máxima;
produção (unidades produzidas pela atividade-fim da empresa);
consumo específico (consumo de energia/unidades produzidas);
afundamentos de tensão;
elevações momentâneas de tensão;
transientes;
distorção harmônica de V e I;
interrupções de energia da concessionária;
interrupções de energia em alimentadores internos;
Informações referente a data/hora em que cargas retiradas por
atuação do controle de demanda e/ou fator de potência.
Etc.
Qualquer instalação industrial ou predial é composta por uma parte associada
à produção direta de bens ou serviços, e outra associada à energia elétrica
necessária para sua operação. No entanto, essas duas partes necessitam integrar-
se da forma mais eficiente possível buscando uma melhoria dos processos
produtivos, aliado a redução dos gastos com energia elétrica.
Atualmente existem no mercado vários Gerenciadores de energia, que atuam
como controlador, gerenciador de consumo, controlador de demanda e fator de
potência, e estes podem ser conectados ao medidor da concessionária de energia
(saída do usuário) como também a uma rede de transdutores de energia com saída
serial e/ou ethernet, permitindo supervisão e controle locais ou remotos em tempo
real, bem como a possibilitar análises e relatórios, constituindo-se numa ferramenta
ideal para aplicações que requerem o controle.
25
A figura 3.1 ilustra um exemplo de plataforma de gerenciamento de energia
da empresa GESTAL, no qual através de um módulo de interface chamado de Smart
Gate C é possível o monitoramento de medidores de energia e controladores de
dispositivos, possibilitando assim a integração de softwares supervisórios de
terceiros via protocolo padrão Modbus RTU (GESTAL, 2014) .
Figura 3.1 – Sistema de Monitoramento Gestal.
FONTE: Gestal, 2014.
A gestão dos dados obtidos através do gerenciador de energia elétrica pode
ser realizada remotamente via Internet através de softwares específicos.
Segue algumas das principais características de um software de supervisão:
Supervisão on-line multimídia de todas as grandezas coletadas pela
unidade de controle.
Gestão de Alarmes e Eventos padrão e configurados pelo usuário.
Gráficos e Relatórios padrão com Telas de Supervisão (sinóticos)
livremente configuradas pelo usuário.
Análise Contratual e Rateio de Custo.
Análises Técnico-Estatísticas-Financeiras sobre dados históricos.
Simulação de cargas ativas, reativas e faturas.
26
Cálculo do Banco fixo e automático de capacitores.
A figura 3.2, ilustra uma arquitetura genérica de um gerenciador de energia
baseado no conceito da empresa Gestal:
Figura 3.2 - Arquitetura genérica de um gerenciador de energia.
FONTE: Gestal, 2014.
3.2 ISO 50001
Publicada no dia 15 de junho de 2011 pela Internacional Organization for
Standardization e lançada para a sociedade brasileira no dia 7 de julho de 2011, a
ABNT NBR ISO 50001: Sistema de gestão da energia – Requisitos com orientações
para uso é uma norma com o propósito de permitir o estabelecimento de sistemas e
processos do desempenho energético em todos os tipos de organizações (ABNT,
2013).
A norma especifica os requisitos para uma organização estabelecer,
implementar, manter e melhorar um Sistema de Gestão Energética, que considere
uma abordagem sistêmica para alcançar a melhoria contínua do desempenho
energético. Ela é baseada nos mesmos elementos encontrados nas demais normas,
27
sendo compatível com os selos ISO 9001 (qualidade de gestão) e ISO 14001
(gestão ambiental).
Com três focos principais – eficiência energética, uso da energia e consumo
de energia – a ABNT NBR ISO 50001:2011 recomenda às organizações vários
procedimentos como, por exemplo, adoção de critérios de eficiência na compra de
equipamentos, conscientização e treinamento sobre os aspectos vinculados ao uso
adequado da energia (ABNT, 2013).
A expectativa diante de uma aplicação global é obter maior disponibilidade de
suprimento, melhorar a competitividade de organizações e reduzir o impacto nas
mudanças climáticas.
Através de ações por todo o mundo, a norma tem potencial de causar um
impacto positivo de 60% no consumo final. Isso porque a melhoria contínua do
desempenho energético das organizações, um dos objetos dessa ISO, implica
diretamente em uma diminuição do consumo de energia (ABNT, 2013).
No cenário brasileiro, além da sintonia com o PNE2030 – Plano Nacional de
Energia e com PNEF – Plano Nacional de Eficiência Energética, a ABNT NBR ISO
5001:2011 deverá estimular a indústria e os consumidores a aumentarem o uso de
produtos eficientes identificados com o selo do Programa Nacional de Conservação
de Energia Elétrica (Procel). Lançado em 2007 pelo Ministério de Minas e Energia e
a Empresa de Pesquisa Energética, o PNE estipula uma redução de 10% do
consumo de energia elétrica, no país até 2030 e tem na eficiência energética um
fator fundamental para equacionamento do suprimento.
Para as empresas, a implementação da norma contribui com impactos
positivos no cenário de competitividade industrial. Um bom sistema de gestão
energética traz a redução acentuada nos custos de produção, já que os desperdícios
de energia e perdas em sistemas não monitorados representam custos invisíveis
nas faturas de energia. A norma também permite a exploração de marketing, uma
vez que a redução do consumo implica diretamente na diminuição de impactos
ambientais.
28
3.3 MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO
De acordo com o Protocolo Internacional de Medição e Verificação de
Performance – PIMVP, Medição e Verificação (M&V) é o processo de utilização de
medições para determinar corretamente a economia real dentro de uma instalação
individual por um programa de gestão de energia. A economia de energia não pode
ser medida diretamente, uma vez que representa a ausência do consumo de
energia, logo a economia é determinada comparando o consumo medido antes e
depois da implementação de um projeto, fazendo ajustes adequados para as
alterações nas condições (PIMVP, 2014).
O Instituto Nacional de Eficiência Energética – INEE (2014), afirma que
Investir em eficiência energética é uma oportunidade para o Brasil conseguir, ao
mesmo tempo, grandes benefícios econômicos e ambientais. O potencial
economicamente viável para reduzir perdas de energia certamente é grande, apesar
dos estudos para seu dimensionamento ainda estarem incipientes.
Uma parte importante da demanda crescente para serviços energéticos
(como iluminação, força motriz, refrigeração, etc.) pode ser “suprida” por medidas de
eficiência com custos e investimentos menores que a expansão equivalente da
oferta de energia. Resultam também em mais emprego, menos importações e
impactos ambientais menores. Estas características trazem benefícios ao país como
um todo (INEE, 2014).
Os proprietários das instalações enfrentam diversas barreiras à racionalização
energética que muitas vezes impedem a realização dos ganhos potenciais. Em
muitas destas situações, prestadores de serviços de eficientização podem fazer uma
contribuição decisiva à implementação efetiva das medidas.
Assim, em alguns países industrializados começou a surgir um expressivo
setor de prestação de serviços de conservação de energia. O crescimento trouxe
inovações importantes na comercialização dos serviços, como no financiamento e
nos tipos de contrato. Uma parte fundamental desta evolução foi o aprimoramento
de contratos de desempenho garantido ou de risco.
Nestes o prestador do serviço garante a realização de um determinado nível
de economia e é remunerado pelo fluxo de ganhos obtidos do projeto. As empresas
que oferecem este tipo de contrato foram chamadas de ESCOs (“Energy Service
29
Companies” em inglês e Empresas de Serviços de Conservação de Energia, em
português) (PIMVP, 2014).
Quando as empresas investem em eficiência energética, elas naturalmente
desejam saber quanto economizaram e por quanto tempo a economia permanecerá.
Se a planta foi construída para gerar energia, as medições são triviais - instalar um
medidor. Entretanto, estimar as economias resultando da aplicação de uma “medida
de conservação de energia” (MCE) é um desafio, especialmente para os fins de um
contrato. Trata-se da ausência do uso de energia em relação ao padrão antes da
implementação da medida. Necessita, simultaneamente, de medição e de
metodologia reproduzível aceita pelas partes envolvidas, como o proprietário da
instalação, o instalador.
O sucesso de projetos de eficientização pode ser comprometido se o
comprador e vendedor não concordarem num plano adequado de medições e
verificação dos ganhos. Para facilitar o consenso sobre os procedimentos é muito
útil ter um Protocolo de Medição e de Verificação (M&V). Um protocolo apresenta
uma guia imparcial dos pontos que devem ser considerados e um elenco de
metodologias e procedimentos para quantificar os ganhos alcançados pelas medidas
contratadas. Orienta as partes sobre fatores na escolha da metodologia mais
adequada, a alocação e gestão de riscos, a investigação e resolução de
desentendimentos e outros aspectos importantes na relação entre comprador e
vendedor que são relevantes à determinação dos resultados alcançados (PIMVP,
2014).
Medição e Verificação (M&V) é o processo de utilização de medições para
determinar, de modo seguro, a economia real criada dentro de uma instalação
individual por um programa de gestão de energia. A economia não pode ser medida
diretamente, uma vez que representa a ausência de consumo de energia. Nesse
caso a economia é determinada pela comparação do consumo medido antes e
depois da implementação de um projeto, com ajustes adequados, tendo em conta
alterações nas condições (PIMVP, 2014).
As atividades de M&V consistem em algumas ou todas as seguintes ações:
Instalação, calibração e manutenção de medidores;
Coleta e tratamento de dados;
Desenvolvimento de um método de cálculo e estimativas aceitáveis;
30
Cálculos com os dados medidos;
Relatórios garantia de qualidade e verificação de relatórios por
terceiros.
As técnicas de M&V podem ser utilizadas pelos proprietários da instalação ou
pelos investidores do projeto de eficiência energética com os seguintes objetivos
(PIMVP, 2014):
a) Aumentar a economia de energia - A determinação exata da economia
de energia fornece aos proprietários e gestores da instalação valiosa
informação acerca das suas ações de eficiência energética (AEEs).
Esta informação ajuda-os a ajustar a concepção da AEE, ou as
operações para aumentar a economia, a fim de melhorar e assegurar
maior duração e menos variações ao longo do tempo das economias;
b) Documentar transações financeiras - Para alguns projetos, a economia
obtida pela eficiência energética constitui a base de pagamentos
financeiros fundamentados no desempenho energético e/ou na
garantia, em um contrato de desempenho energético. Um Plano de
M&V bem definido e implementado pode representar a base para
documentar, de forma transparente, o desempenho energético sujeito a
verificação independente;
c) Aumentar o financiamento para projetos de eficiência - Um bom Plano
de M&V aumenta a transparência e a credibilidade dos relatórios
acerca dos resultados dos investimentos em eficiência. Também
aumenta a credibilidade das projeções dos resultados dos
investimentos em eficiência. Esta credibilidade pode subir o nível de
confiança que investidores e patrocinadores depositam em projetos de
eficiência energética, fazendo crescer as possibilidades de estes
projetos serem financiados;
d) Melhorar projetos de engenharia, funcionamento e manutenção da
instalação - A preparação de um bom Plano de M&V encoraja a
31
concepção completa de um projeto, ao incluir todos os custos de M&V
nos aspectos econômicos. Uma boa M&V também ajuda os gestores a
descobrir e reduzir problemas de manutenção e funcionamento, a fim
de gerir instalações de forma mais eficiente, além de fornecer
informações para a concepção de projetos futuros;
e) Gerir orçamentos energéticos - Mesmo quando economias não estão
em questão, as técnicas de M&V ajudam os gestores a avaliar e gerir a
utilização de energia para explicar as variações dos orçamentos. As
técnicas de M&V são usadas para ajustar alterações das condições de
funcionamento da instalação, a fim de estabelecer orçamentos
adequados e explicar as variações destes orçamentos;
f) Aumentar o valor dos créditos de redução de emissão - Considerar as
reduções de emissão acrescenta valor adicional aos projetos de
eficiência. A utilização de um Plano de M&V para determinar a
economia de energia melhora relatórios de redução de emissão, em
comparação com relatórios realizados sem Plano de M&V;
g) Apoiar a avaliação de programas de eficiência regionais - Programas
governamentais ou de empresas de energia para a gestão de utilização
de um sistema de fornecimento de energia podem utilizar técnicas de
M&V no objetivo de avaliar a economia em instalações selecionadas de
usuários de energia. Com a utilização de técnicas estatísticas e outras
suposições, a economia determinada pelas atividades de M&V em
instalações individuais selecionadas pode ajudar a prever a economia
em locais não medidos, a fim de determinar o desempenho energético
de todo o programa;
h) Aumentar a compreensão do público acerca da gestão de energia
como ferramenta de política pública
32
Ao melhorar a credibilidade dos projetos de gestão de energia, a M&V
aumenta a aceitação pública da redução de emissões associadas. Esta aceitação
pública encoraja o investimento em projetos de eficiência energética.
Os princípios fundamentais de uma boa prática de M&V são descritos abaixo
(PIMVP, 2014):
Completude - Ao reportar a economia de energia deve-se ter em
consideração todos os efeitos de um projeto. As atividades de M&V devem usar
medições para quantificar os efeitos significativos, enquanto estimam todos os
outros;
Conservadorismo - Onde pareceres forem emitidos sobre quantidades
incertas, os procedimentos de M&V devem ser concebidos para avaliar por baixo a
economia;
Consistência - O relatório da eficácia energética de um projeto deve ser
consistente entre:
Diferentes tipos de projetos de eficiência energética;
Diferentes profissionais de gestão energética para qualquer projeto;
Diferentes períodos de tempo para o mesmo projeto;
Projetos de eficiência energética e projetos de geração de nova
energia.
Precisão - Os relatórios de M&V devem ser tão precisos quanto o permita o
orçamento de M&V. Os custos de M&V devem se apresentar pequenos em relação
ao valor monetário da economia a ser avaliada. Os gastos de M&V devem também
ser consistentes com as implicações financeiras de reportar com sobre informação
ou subinformação do desempenho energético do projeto. Os compromissos sobre a
precisão devem ser acompanhados de maior conservadorismo em qualquer
estimativa ou parecer.
Relevância - A determinação da economia deve medir os parâmetros de
desempenho energético mais importante ou menos conhecidos, enquanto outros
parâmetros menos críticos ou previsíveis podem ser estimados.
33
Transparência - Todas as atividades de M&V devem ser clara e
completamente divulgadas.
3.4 PIMVP – PROTOCOLO INTERNACIONAL DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO E
PERFORMANCE
O Volume I do Protocolo Internacional de Medição e Verificação do
Desempenho Energético (PIMVP) Volume I é um documento de apoio que descreve
as práticas comuns de medição, cálculo e relatório de economia, obtidas por
projetos de eficiência energética ou de consumo eficiente de água nas instalações
do usuário final. O PIMVP apresenta uma estrutura e quatro opções de medição e
verificação (M&V), para avaliar de forma transparente, segura e consistente a
economia obtida por um projeto. As atividades de M&V incluem estudos no local;
medição de energia ou de água; monitoramento de variáveis independentes,
cálculos e apresentação de relatórios. Quando aderem às recomendações do
PIMVP, estas atividades de M&V podem produzir relatórios da economia verificada
(PIMVP, 2014).
O PIMVP destina-se aos profissionais para ser usado como base de
preparação de relatórios de economia. Cada usuário deve estabelecer o próprio
Plano de M&V específico, de modo que vá ao encontro das caraterísticas únicas do
projeto. O PIMVP não é uma norma e, por conseguinte, não existe um mecanismo
de conformidade formal para este documento. A adesão ao PIMVP requer a
preparação para um projeto específico de um Plano de M&V, consistente com a
terminologia do PIMVP. Devem-se nomear as Opções do PIMVP a serem utilizados,
os métodos de medição e de análise a serem empregados, os procedimentos de
garantia de qualidade a serem seguidos, e a pessoa responsável pela M&V.
Os Capítulos do Volume I do PIMVP encontram-se organizados da seguinte
forma (PIMVP, 2014):
1. Introduz o PIMVP e a EVO (2012)
2. Define M&V e enumera oito utilizações para as técnicas de M&V
34
3. Indica os fundamentos da M&V, ao definir os princípios inerentes a
uma boa M&V. O restante do documento resume métodos usuais
aplicados para implementar estes princípios fundamentais;
4. Define a estrutura do PIMVP e suas quatro Opções. Apresenta as
metodologias e os ajustes básicos para a medição de energia ou de
água necessárias para reportar a economia adequadamente. Os
Quadros 2 e 4 e a Figura 4 resumem as Opções e oferecem orientação
na escolha da melhor opção para cada aplicação;
5. Enumera os tópicos indispensáveis a um Plano de M&V, e fornece
orientações acerca das decisões de concepção necessárias para
tornar a atividade de M&V rentável para todos os usuários dos
relatórios de economia;
6. Apresenta informações-chave que devem ser incluídas em cada
relatório de economia;
7. Define meios para especificar a utilização do PIMVP e reivindicar a sua
adesão;
8. Enumera várias questões adicionais que surgem frequentemente
durante a concepção e o relatório da M&V
9. Apresenta a definição de todas as palavras encontradas em itálico no
documento
10. Fornece uma lista de referências e outros recursos úteis.
O PIMVP promove investimentos eficazes através das seguintes
atividades:
1. Documenta termos comuns e métodos para avaliar o desempenho
energético de projetos de eficiência, dirigidos a clientes, fornecedores e
financiadores destes projetos. Alguns destes termos e métodos podem
35
ser utilizados em contratos, embora o PIMVP não disponibilize
linguagem contratual;
2. Fornece métodos, com diferentes níveis de custo e exatidão, com a
função de determinar economias para toda a instalação ou para ações
individuais de eficiência energética (AEE) ;
3. Especifica o conteúdo de um Plano de Medição e Verificação (Plano de
M&V). Este Plano de M&V adere aos princípios fundamentais de M&V
aceitos em todo o mundo, e deve produzir relatórios da economia
verificada. Deve ser desenvolvido um Plano de M&V para cada projeto,
por profissional qualificado;
4. Aplica-se a grande variedade de instalações, incluindo edifícios novos,
edifícios já existentes, e processos industriais. O Apêndice D, um guia
para o usuário, resume o modo pelo qual leitores diferentes podem
usar o PIMVP.
A economia de energia, água ou da demanda não pode ser medida
diretamente, uma vez que economia representa a ausência do consumo de
energia/água ou da demanda. A economia é determinada comparando-se o
consumo medido anteriormente e o consumo medido posteriormente à
implementação de um programa, e realizando ajustes adequados às alterações nas
condições de uso (PIMVP, 2014).
Como exemplo de um processo de determinação de economia, a Figura 3.2
mostra o histórico do consumo de energia de uma caldeira industrial, antes e depois
da implementação de uma AEE para recuperar calor dos seus gases de combustão.
Quando da execução da AEE, a produção da fábrica também aumentou.
36
Figura 3.2 - Exemplo de Histórico de Energia.
FONTE: PIMVP, 2014
Para documentar adequadamente o impacto da AEE, seu efeito energético
deve ser separado do efeito energético do aumento da produção. A fim de
determinar a relação entre consumo de energia e produção, foi estudado o padrão
de utilização da “linha de base energética” antes da instalação da AEE . Depois da
instalação da AEE, essa relação da linha de base foi utilizada para calcular a
quantidade de energia que a fábrica teria utilizado por mês, se não tivesse havido
uma AEE (a chamada “linha de base ajustada”). A economia, ou „consumo de
energia evitado' é a diferença entre a consumo da linha de base ajustado e a energia
que foi realmente medida durante o período de determinação da economia (PIMVP,
2014).
Sem o ajuste para a mudança na produção, a diferença entre o consumo da
linha de base e o consumo do período de determinação de economia de energia
teria sido muito inferior, fornecendo uma subinformação acerca do efeito da
recuperação de calor.
É necessário separar os efeitos energéticos de um programa de economia
dos efeitos de outras mudanças simultâneas, responsáveis por afetar os sistemas
que usam energia. A comparação entre o antes e o depois do consumo de energia
ou da demanda deve ser feita sobre uma base consistente, utilizando a seguinte
Equação geral (PIMVP, 2014):
37
Economia = (Consumo ou Demanda durante o período da linha de base –
Consumo ou Demanda durante o período de determinação da economia) ± Ajustes
O termo "Ajustes" nesta equação geral é usado para ajustar o consumo ou a
demanda dos períodos da linha de base e de determinação da economia sob um
conjunto comum de condições. O termo „ajustes‟ faz distinção entre relatórios de
economia reais e simples comparação de custo ou utilização antes e depois da
implementação de uma AEE. Sem tais ajustes, simples comparações de custos de
fornecimento de energia reportam apenas alterações de custo, e não o verdadeiro
desempenho energético de um projeto. Para reportarem adequadamente a
“economia,” os ajustes devem contemplar as diferenças nas condições entre o
período da linha de base e os períodos de determinação da economia (PIMVP,
2014).
As informações do período da linha de base no projeto de uma instalação
existente consistem usualmente no desempenho da instalação ou sistema antes das
alterações produzidas pelas AEEs. Estas informações existem e podem ser obtidas
por medição antes das alterações. Em novas construções as informações do
período da linha de base são hipotéticas e normalmente baseadas em normas,
regulamentos, prática usual ou desempenho documentado, ou em instalações
similares. Em qualquer condição, o modelo para o período da linha de base deve ser
capaz de representar as mudanças nas condições e nos parâmetros operacionais,
de forma que os “ajustes” possam ser efetuados (PIMVP, 2014).
Terminologia da Energia, da Água e da Demanda - Os processos de
determinação de economia de energia são semelhantes aos da determinação da
economia de água ou da demanda. Para simplificar as descrições neste documento,
a palavra energia em itálico será normalmente utilizada para significar o consumo de
energia e de água ou da demanda. De modo semelhante, a expressão Ação de
Eficiência Energética (AEE) será normalmente usada para significar: medidas que
melhoram a eficiência, conservam energia ou água, ou gerenciam a demanda.
A concepção da M&V e o processo de relatá-la são paralelos ao processo de
concepção e implementação da AEE. Os processos de M&V devem incluir os
seguintes passos (PIMVP, 2014):
38
1. Considerar as necessidades do usuário dos relatórios planejados de
M&V. Se o usuário está centrado no controle do custo global, os
métodos para toda a instalação podem ser os mais adequados. Se o
usuário se centrar em AEEs específicas, técnicas de medição isoladas
das AEEs implementadas poderão ser mais adequadas.
2. Ao desenvolver a(s) AEE(s), selecionar a opção do PIMVP mais
consistente com o objetivo da(s) AEE(s); o grau de precisão e o
orçamento para a M&V. Decidir se o ajuste de todas as quantidades de
energia será feito para as condições do período de determinação da
economia ou para outro conjunto de condições. Decidir a duração do
período da linha de base e do período de determinação da economia
onde estas decisões fundamentais podem ser mencionadas nos
termos de um contrato de desempenho energético;
3. Reunir dados relevantes de energia e operação do período da linha de
base e registrá-los de modo que possam ser consultados no futuro;
4. Preparar um Plano de M&V com inclusão dos resultados dos passos 1
a 3 acima mencionados. Ele definirá os passos seguintes de 5 a 9;
5. Conceber, instalar, calibrar e pôr em funcionamento qualquer
equipamento de medição especial necessário segundo o Plano de
M&V, como parte da concepção final e instalação da AEE;
6. Certificar-se, após a execução da AEE, de que esta tem potencial de
produzir as economias, realizando uma verificação operacional. Isto
pode significar a inspeção dos equipamentos instalados e a revisão
dos procedimentos na operação, como necessários para atender à
intenção da AEE. Estas exigências podem ser alcançadas por uma
ação de “comissionamento” formal, como parte do projeto;
7. Reunir dados de energia e funcionamento do período de determinação
da economia, como definido no Plano de M&V;
39
8. Calcular a economia de energia e monetária de acordo com o Plano de
M&V;
9. Reportar as economias de acordo com o Plano de M&V.
Visão Geral das Opções do PIMVP - As quantidades de energia nas várias
formas da Equação podem ser medidas por uma ou mais das seguintes técnicas
(PIMVP, 2014):
Faturas da concessionária ou do fornecedor de combustível, ou leitura
dos medidores da concessionária, executando-se os mesmos ajustes
às leituras feitos pela concessionária;
Medidores especiais que isolam a AEE, ou parte da instalação, do
restante da instalação. As medições podem ser periódicas durante
pequenos intervalos, ou contínuas durante o período da linha de base
ou dos períodos de determinação da economia;
Medições separadas de parâmetros usados no cálculo do consumo de
energia. Por exemplo, parâmetros de funcionamento dos equipamentos
de carga elétrica e horas de funcionamento podem ser medidos
separadamente e multiplicados um pelo outro, para calcular o consumo
de energia do equipamento;
Medição de representantes (proxies) comprovados de consumo de
energia. Por exemplo, se o consumo de energia de um motor for
correlacionado com o sinal de saída do variador de velocidade que
controla este motor, o sinal de saída poderá ser um representante
comprovado para a energia do motor;
Simulação por computador calibrada com alguns dados de
desempenho energético reais para o sistema ou a instalação a serem
modelados. Um exemplo de simulação por computador é a análise
DOE-2 para edifícios (apenas a Opção D).
40
Se um valor de energia já é conhecido com a precisão adequada, ou quando
é mais dispendioso medir do que justificar pelas circunstâncias, então a medição de
energia pode não ser necessária ou adequada. Nestes casos, algumas estimativas
podem ser feitas de determinados parâmetros da AEE, mas outros devem ser
medidos (apenas a Opção A).
O PIMVP fornece quatro opções para determinar a economia (A, B, C e D). A
escolha entre as opções implica muitas considerações, inclusive o local da fronteira
de medição. Se for decidido determinar a economia em nível da instalação, a Opção
C ou a Opção D poderão ser favorecidas. No entanto, se apenas é considerado o
desempenho energético da própria AEE, uma técnica de medição isolada pode ser
mais adequada (Opção A, Opção B ou Opção D) (PIMVP, 2014).
Segue abaixo o resumo das quatro opções explicadas:
OPÇÃO A - Medição Isolada da AEE: Medição dos parâmetros-chave A
economia é determinada por medições no campo dos parâmetros chave. Estes
parâmetros definem o uso de energia dos sistemas afetados pela AEE, e/ou o
sucesso do projeto. A frequência da medição vai desde o curto prazo a contínua,
dependendo das variações esperadas no parâmetro medido e da duração do
período de determinação da economia. Os parâmetros não selecionados para
medição no campo são estimados. As estimativas podem basear-se em dados
históricos, especificações do fabricante, ou avaliação de engenharia. É necessária a
documentação da fonte ou a justificação do parâmetro estimado. O erro de
economia plausível que surge da estimativa em vez da medição é avaliado.
COMO CALCULAR A ECONOMIA - Cálculo de engenharia do consumo da
linha de base e do consumo do período de determinação da economia a partir de:
Medições em curto prazo ou contínuas de parâmetros chave de
funcionamento;
Valores estimados, Ajustes de rotina e não de rotina como exigido.
EXEMPLO DE APLICAÇÕES TIPICAS - A AEE da iluminação onde a
potência requerida é o parâmetro chave de desempenho energético, medido
41
periodicamente. Estimar as horas de funcionamento da iluminação com base nos
horários do edifício e no comportamento dos ocupantes.
OPÇÃO B - Medição isolada da AEE - Medição de todos os parâmetros: A
economia é determinada pela medição no campo do consumo de energia do sistema
afetado pela AEE. A frequência da medição vai desde o curto prazo à contínua,
dependendo das variações esperadas na economia e da duração do período de
determinação da economia.
COMO CALCULAR A ECONOMIA: Medições em curto prazo ou contínuas do
consumo da linha de base e consumo do período de determinação da economia,
e/ou cálculos de engenharia, usando medições de representantes do consumo de
energia. Ajustes de rotina e não de rotina como exigido.
EXEMPLOAPLICAÇÕES TIPICAS - Aplicação de variador de velocidade
ajustável (variador de frequência) e controle de motor para ajustar o fluxo da bomba.
Medir a potência elétrica com um medidor de kW instalado na alimentação elétrica
do motor, o qual lê a potência a cada minuto. No período da linha de base este
medidor permanece durante uma semana para verificar se a carga é constante. O
medidor permanece no lugar durante o período de determinação da economia, para
medir as variações da potência.
OPÇÃO C - Toda a Instalação: A economia é determinada pela medição do
consumo de energia em nível de toda a instalação ou subinstalação. Medições
contínuas do consumo de energia de toda a instalação são efetuadas durante o
período de determinação da economia.
COMO CALCULAR A ECONOMIA: Análise dos dados do medidor da linha de
base de toda a instalação e do período de determinação da economia. Ajustes de
rotina como exigido, usando técnicas tais como uma simples comparação ou análise
de regressão.
EXEMPLO DE APLICAÇÕES TIPICAS: Programa de gestão de energia
multifacetado, afetando muitos sistemas em uma instalação. Medição do consumo
42
de energia com os medidores de gás e eletricidade das concessionárias para um
período da linha de base de doze meses e durante o período de determinação da
economia.
OPÇÃO D - Simulação calibrada: A economia é determinada através da
simulação do consumo de energia de toda a instalação, ou de uma subinstalação.
Rotinas de simulação demonstram modelar adequadamente o desempenho
energético real medido na instalação. Esta opção requer habitualmente
competências consideráveis em simulação calibrada.
COMO CALCULAR ECONOMIA: Simulação do consumo de energia,
calibrada com dados de faturamento por hora ou mensal da concessionária
(medidores de consumo de energia final podem ser usados para ajudar a refinar
dados de entrada).
EXMPLO DE APLICAÇÕES TIPICAS - Programa de gestão de energia
multifacetado, afetando muitos sistemas em uma instalação, onde não existia
nenhum medidor no período da linha de base. Medições do consumo de energia,
após a instalação de medidores de gás e de eletricidade, são usados para calibrar a
simulação. Consumo de energia da linha de base, determinado com utilização da
simulação calibrada, é comparado à simulação do consumo de energia do período
de determinação da economia.
Guia de Seleção de opções - A seleção de uma opção do PIMVP é decisão
tomada pelo técnico de concepção do programa de M&V para cada projeto, com
base em todo o conjunto de condições, análises, orçamentos, e avaliação
profissional. A Figura 3.4 descreve a lógica comum usada na seleção da melhor
opção.
43
Figura 3.4 Processo de Seleção da opção.
FONTE: PIMVP, 2014.
44
CAPÍTULO 4. GERENCIADOR DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
4.1 CONCEITOS E DEFINIÇÕES DO GERENCIADOR DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA
O Gerenciador de Eficiência Energética – GEE tem por objetivo a
visualização de forma macro do consumo de energia elétrica de todas as áreas
responsáveis pelo funcionamento de um sistema, proporcionando a integralização
dos vários setores de consumo conforme a Fig. 4.1 ilustra de forma macro.
Figura 4.1 – Integralização dos Setores de consumo ao gerenciado de eficiência
energética
FONTE: Autor, 2014
As principais características do GEE são relacionadas a seguir:
Através da coleta de dados obtidos através do Gerenciador de energia
e com a utilização da medição e verificação, o GEE identifica quais os
setores responsáveis pelo maior consumo de energia na planta e
propor ações de controle e eliminação do desperdício de consumo de
energia;
Identifica as principais áreas de desperdícios de energia;
45
Mostra a importância do Planejamento estratégico como ferramenta de
redução do desperdício e melhor aproveitamento da energia;
Propõe ações de combate as perdas e ao desperdício;
Mostra economia alcançada após a implementação das ações.
A figura 4.2 ilustra um exemplo de aplicabilidade do GEE na Indústria.
Figura 4.2 – Exemplo do GEE na Indústria
FONTE: Autor, 2014
A ideia do gerenciador de eficiência energética na indústria é a integralização
da gestão de todas as áreas que utilizam o consumo de energia elétrica visando a
realização de eficiência energética na indústria, outro fator importante está
relacionado a analise e processamento dos dados obtidos pelas diversas áreas de
consumo, no processamento do GEE é implementado uma metodologia de Medição
e Verificação, justamente para validar as ações do GEE diante dos resultados, o
GEE da Industrial é composto pelas seguintes ramificações:
46
4.2 GERENCIADORES DE ENERGIA ELÉTRICA
Consiste no conjunto de equipamentos e dispositivos de medição e controle
responsáveis pela coleta das grandezas elétricas e do registro do consumo de
energia elétrica setorial da planta industrial.
A figura 4.3 mostra um esquema de ligação do gerenciador de energia
elétrica:
Figura 4.3 – Diagrama geral do Gerenciador de Energia Elétrica
FONTE: Autor, 2013
Dentro do sistema de gerenciamento alguns conceitos são importantes
conforme segue:
Energia Ativa – quantidade de energia que pode ser convertida em
outra forma de energia, expressa em quilowatts-horas (kWh).
Energia Reativa – Quantidade de energia que circula continuamente
entre os diversos tipos de campos elétricos e magnéticos de um
sistema de corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em
quilovolt ampere-reativo-hora (kVArh).
47
Potencia – Energia elétrica ativa referida a unidade de tempo expressa
em quilowatt (KW)
Fator de Potência – Relação entre energia ativa e a raiz quadrada da
soma dos quadrados da energia ativa e reativa, no mesmo período de
tempo definido.
Fator de Carga – Relação entre a demanda media e a demanda
máxima ocorridas no mesmo intervalo de tempo definidos
Demanda - É a média das potências elétricas ativas ou reativas,
solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em
operação na unidade consumidora, durante um intervalo de tempo
especificado.
Demanda contratada - Demanda de potência ativa a ser obrigatória e
continuamente disponibilizada pela concessionária, no ponto de
entrega, conforme valor e período de vigência fixados no contrato de
fornecimento e que deverá ser integralmente paga, seja ou não
utilizada durante o período de faturamento, expressa em quilowatts
(kW).
Demanda de ultrapassagem - Parcela da demanda medida que excede
o valor da demanda contratada, expressa em quilowatts (kW). É
cobrada quando a demanda medida excede em 105% a demanda
contratada, para o caso de indústrias conectadas a rede de 69 kV ou
mais.
Demanda faturada - Valor da demanda de potência ativa, identificado
de acordo com os critérios estabelecidos e considerado para fins de
faturamento, com aplicação da respectiva tarifa, expressa em
quilowatts (kW).
48
Demanda medida - Maior demanda de potência ativa, verificada por
medição, integralizada no intervalo de 15 (quinze) minutos durante o
período de faturamento, medida em quilowatts (kW).
Ponto de entrega – É o ponto até o qual a concessionária se obriga a
fornecer energia elétrica, responsabilizando-se pela execução dos
serviços de operação manutenção, não sendo necessariamente o
ponto de medição.
Carga Instalada – Soma das potências nominais de todos os aparelhos
instalados nas dependências do Consumidor, os quais, em qualquer
tempo, podem consumir energia da concessionaria.
Horário de Ponta – período definido pela concessionaria e composto de
03 (três) horas diárias consecutivas, exceção feita aos sábados,
domingos e feriados nacionais, considerando as características do seu
sistema elétrico. (das 20hrs às 23hrs)
Horário Fora de Ponta – Período composto pelo consumo das horas
diárias consecutivas e complementares aquelas definidas no horário de
ponta (00hrs às 19:59hrs)
Período Seco – Período de 7 (sete) meses consecutivos,
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a
novembro.
Período Úmido – Período de 5 (cinco) meses consecutivos,
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de
dezembro de um ano a abril do ano seguinte.
49
4.3 GERENCIADOR E CONTROLADOR DE AR CONDICIONADO
Consiste no gerenciamento e controle através de sistemas de controle e
automação de equipamentos responsáveis climatização das áreas produtivas e
áreas de apoio industrial, sendo os principais componentes que compõe este
gerenciador:
Centrais de Ar Condicionado
Controladores de temperatura
A figura 4.4 mostra um exemplo de sistema de gerenciamento de ar
condicionado:
Figura 4.4 – Sistema de gerenciamento de Ar condicionado
FONTE: Fullgauge, 2014
4.4 GERENCIADOR E CONTROLADOR DE AR COMPRIMIDO
Consiste no gerenciamento e controle através de sistemas de controle e
automação de equipamentos responsáveis pela geração e suprimento de ar
comprimido para da planta industrial, sendo os principais componentes que compõe
este gerenciador:
Compressor de Ar comprimido
Bombas de vácuo
50
Secadores de Ar
Desumidificadores de AR
4.5 GERENCIADOR E CONTROLADOR DE CHILLERS E UTILIDADES
Consiste na gama de equipamentos e dispositivos responsáveis pelo
fornecimento de agua gelada e agua de processo necessários para funcionamento
da planta industrial produtiva, composto pelos principais dispositivos e equipamentos
abaixo:
Bombas de processo
Bombas de Circulação
Chillers
Torres de resfriamento
Válvulas moduladoras
4.6 GERENCIADOR E CONTROLADOR DE ILUMINAÇÃO
Consiste em todos os equipamentos e dispositivos de iluminação necessários
para iluminação das áreas produtivas e todas as áreas de apoio.
Sensores de presença
Acionadores
Luminárias
Refletores
Principais características do Gerenciador de Eficiência energética
Realizar a medição e registro das grandezas elétricas através do
Gerenciador de energia elétrica;
Analisar, identificar e apontar qual o setor corresponde ao maior
consumo de energia elétrica;
51
Apresentar soluções de baixo custo para a redução dos custos com
energia, bem como fazer o comparativo do antes e o depois das
implementações das ações.
Apresentar através dos relatórios os resultados obtidos.
4.7 GERENCIADOR E CONTROLADOR DE EQUIPAMENTOS
Consiste no levantamento e gerenciamento de todos os dados dos
equipamentos que consomem energia elétrica na planta, tendo as características
principais:
Levantamento da matriz de carga
Dados de fabricação
Características de consumo de energia
Potência nominal
Regime de funcionamento
Regime de carga
Equivalência entre potencia nominal e potencia real
O conceito do gerenciamento e controle de equipamentos é realizar um
comparativo entre os dados e características de consumo fornecido pelo fabricante
com o real medido, e classificar estes equipamentos em função de consumo e
eficiência energética, bem como realizar o monitoramento através do consumo.
52
CAPÍTULO 5. ESTUDO DE CASO
O estudo foi realizado em uma Indústria de Plásticos para produtos
alimentícios localizada no Polo Industrial de Manaus no Amazonas. Através da
aquisição de dados proposta pelo gerenciador de energia, identificou-se uma
oportunidade de se fazer a eficiência energética.
O estudo de caso foi dividido em duas etapas o primeiro estudo mostra os
resultados obtidos através da utilização do Gerenciamento de Energia como
ferramenta de eficiência energética, no qual se observou, que aos domingos quando
a fabrica não estava produzindo, havia um grande desperdício de energia nos
setores de Injeção Plástica e Extrusão Plástica, pois os sistemas de Ar condicionado
responsável por manter o salão de produção climatizado permaneciam em
funcionamento constante aos domingos mesmo sem nenhuma atividade produtiva,
nesta etapa aplicou-se também uma metodologia chamada de medição e verificação
(M&V) para avaliar o percentual efetivo de economia obtido após a implantação das
ações de eficiência energética.
O segundo estudo trata da implementação de um sistema de controle digital,
como ferramenta de eficiência energética apontada pelo Gerenciador de Eficiência
Energética.
A seguir são apresentados alguns dados importantes referentes ao perfil e
matriz energética da empresa no qual se realizou os estudos de caso:
Características Técnicas da Planta Industrial:
Potência total dos transformadores: 10/15 MVA
Carga Instalada: 10.000 kW
Demanda Ponta: 3200 kW / Demanda Fora da Ponta: 3700 kW
A figura 5.1 mostra gráfico com o histórico de demanda na ponta e fora da
ponta da indústria no período corrente do ano 2013, estes dados foram obtidos
através do gerenciador de Energia elétrica, no qual foi possível a realização do
53
levantamento da matriz do perfil de demanda na ponta e fora da ponta, conforme
segue:
Demanda Máxima na Ponta: 2612 kW
o Mês: Abril
Demanda Mínima Ponta: 1964 kW
o Mês: Fevereiro
Demanda Média na Ponta: 2376 kW
Demanda Máxima Fora da Ponta: 2974 kW
o Mês: Abril
Demanda Mínima Fora da Ponta:
o Mês: Julho
Demanda Média Fora da Ponta: 2790 kW
Figura 5.1 - Histórico Demanda.
FONTE: Autor, 2014
As figuras 5.2 e 5.3 respectivamente mostram os gráficos da evolução dos
registros do consumo fora da ponta e na ponta referente ao período de janeiro a
dezembro de 2013, obtidos através do gerenciador de energia elétrica, no qual é
possível mostrar a matriz de consumo na ponta e fora da ponta a seguir:
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Ponta 2570 1974 1999 2612 2495 2276 2268 2260 2461 2495 2528 2570
Fora Ponta 2932 2680 2940 2974 2856 2705 2579 2587 2806 2755 2780 2881
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
kW
Demanda 2013
54
Figura 5.2 – Histórico Consumo Fora da Ponta 2013
FONTE: Autor, 2014.
Registros consumo Fora da Ponta:
Consumo Máximo Fora da Ponta: 1.459.359 kWh
o Mês: Abril
Consumo Mínimo Fora da Ponta: 993.293 kWh
o Mês: Fevereiro
Consumo Médio Fora da Ponta: 1.247.260 kWh
Figura 5.3 – Histórico Consumo Ponta 2013
FONTE: Autor, 2014.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
Consumo Fora da Ponta - 2013
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
Consumo Ponta - 2013
55
Registros consumo na Ponta:
Consumo Máximo na Ponta: 152.409 kWh
o Mês: Abril
Consumo Mínimo Ponta: 94.525 kWh
o Mês: Fevereiro
Consumo Médio na Ponta: 126.603 kWh
A figura 5.4, ilustra a distribuição por prédio da planta industrial, conforme
segue:
SE 69kV – Subestação 69kV;
Prédio 0 – Extrusão
Prédio 1 – Injeção Plástica / Filmes / Gráfica
o Gate-M – Módulo de comunicação Master
o SM-Rel – Modulo relés de comando de saída
Prédio 2 – Materiais
Prédio 3 – Desativado
o Gate C- Módulo de comunicação Master
o SM-Rel – Modulo relés de comando de saída
Prédio 4 – Administração
Prédio 5 - Distribuição
Figura 5.4 – Divisão dos pontos de medição de energia elétrica por prédio
FONTE: Autor, 2013.
56
A figura 5.5 ilustra o diagrama elétrico de ligação dos medidores ao sistema
de gerenciamento de energia elétrica, que é composto dos seguintes itens:
SE 69kV
o Conversor DS-1 - Medidor Concessionária
Prédio 0
o Medidor 01 – Trafo 440V / 1500 kVA
o Medidor 02 – Trafo 440V / 2500 kVA
Prédio 1
o Medidor 03 - Trafo 380V / 500kVA
o Medidor 04 – Trafo 440V / 1000kVA
o Medidor 05 – Trafo 440V / 1500 kVA
o Medidor 06 – Trafo 220V / 500 kVA
o Medidor 07 – Filmes
o Medidor 08 – Gráfica
o Medidor 09 – Máquinas Gráfica
o Medidor 10 – Ar Gráfica
Prédio 2
o Medidor 11 – Trafo 220V / 1000 kVA
Prédio 3
o Medidor 12 – Trafo 380V / 2000 kVA
o Medidor 13 – Trafo 440V / 2000 kVA
Prédio 4
o Medidor 14 – Trafo 220V / 225 kVA
o Medidor 15 – Trafo 220V / 112,5kVA
Prédio 5
o Medidor 16 – Trafo 220V / 500 kVA
57
Figura 5.5 – Diagrama elétrico de ligação dos Medidores
FONTE: Autor, 2014.
A Figura 5.6 mostra o diagrama geral do sistema de gerenciamento de
energia elétrica da Indústria no qual se realizou o estudo de caso.
O sistema gerenciador é composto por um conjunto de medidores de energia
fixos nos quadros geral dentro de cada subestação 13,8 kV, estes são responsáveis
pelas medições das grandezas elétricas como Potência Ativa, Potência Reativa,
corrente elétrica, consumo ativo, e etc. Os dados registrados são transmitidos
através de uma rede Modbus RS-485, e coletados através do Software de
gerenciamento Smart32 desenvolvido pela empresa Gestal.
58
Figura 5.6 – Diagrama em bloco do sistema de Gerenciamento de Energia
Elétrica
Fonte: Autor, 2014.
Para realização do estudo de caso foram utilizados os seguintes dispositivos:
Para coleta e registro dos dados de temperatura do salão da
Produção:
01 Controlador de temperatura Full Gauge modelo MT-530Ri;
01 CONV32 - Conversor de RS485 para USB;
01 Notebook Dell;
01 Software Sitrad - Full Gauge
Para coleta e registro do consumo de Potencia Ativa:
Sistema de Gerenciamento de Energia Elétrica da Gestal
Interface Gate C – Gestal
Interface Gate M – Gestal;
Medidores de Energia – KRON
A coleta dos dados do perfil de temperatura do salão da Produção dos
setores Injeção Plástica e Extrusão ocorreu através do esquema de ligação ilustrado
na Figura 5.7, que basicamente é interligação do controlador de temperatura a
interface de conversão, interligada a um PC, armazenando os dados pelo software
Sitrad:
59
Figura 5.7 - Esquema de Ligação do Registrador de Temperatura
FONTE: Autor, 2014.
5.1 ESTUDO DE CASO 1 – EFICIÊNCIA ENERGÉTICA AOS DOMINGOS.
A metodologia aplicada no estudo de caso 01 foi a seguinte:
1. Levantamento dos dados referente ao perfil de temperatura dos
setores da planta antes da AEE;
2. Levantamento dos dados referente ao perfil de consumo de energia
elétrica dos setores da planta antes da AEE;
3. Analise dos dados de consumo e temperatura anterior a AEE;
4. Implementação da AEE;
5. Registro dos dados do perfil de temperatura dos setores após a AEE;
6. Registro dos dados de consumo dos setores após a AEE;
7. Realização das analises do antes e o depois da AEE;
8. Validação da economia obtida através da M&V;
9. Elaboração do memorial dos cálculos antes e depois da AEE;
A seguir são apresentados os dados referentes aos registros de temperatura
obtidos:
Registros e Medições no Setor Injeção Plásticas – Situação Antes
1º Período de supervisão: 19/05/2013 08h até 20/05/2013 07h
Tempo de registro: 24h
Mínimo = 17,46 °C
Máximo = 19,52 °C;
Média = 18,04 °C
Desvio Padrão = 0,63;
Coeficiente de Variação = 0,29;
60
Analisando o perfil de temperatura registrada conforme ilustra Figura
5.8(antes), com média de 18,04°C no período de 24h de registro observa-se que a
temperatura está abaixo do valor estipulado pelo processo do setor de Injeção
Plástica que é de 23°C com desvio de +/- 1°C durante a produção, e nos finais de
semana o valor de processo é de 26°C com desvio de +/- 1°C.
Na sequência é realizado a alteração do Setpoint manualmente para 26°C e
novamente é realizado o registro do perfil de temperatura conforme ilustrado na
Figura 5.8(depois).
Registros e Medições no Setor Injeção Plásticas – Após alterações dos
Setpoint.
2º Período de supervisão: 26/05/2013 08h até 27/05/2013 07h (Após a
mudança do Setpoint).
Tempo de Registro = 24h
Mínimo = 23,90 °C
Máximo = 27,34 °C;
Médio = 25,61°C
Desvio Padrão = 1,12;
Coeficiente de Variação = 0,23;
Analisando o gráfico da Figura 5.8, calculou-se:
Diferença mínima entre as temperaturas = 6,35 °C;
Diferença Máxima entre as temperaturas = 8,97 °C;
Diferença Média entre as temperaturas = 7,57 °C;
Desvio Padrão = 0,84;
Coeficiente de Variação = 0,09;
61
Figura 5.8 - Comparativo da Temperatura Setor Injeção Plástica
FONTE: Autor, 2014
O mesmo procedimento foi realizado no setor Extrusão, conforme ilustra a
Fig. 5.9 para o perfil de temperatura antes e depois das alterações do Setpoint.
Registros e Medições no Setor Extrusão – Situação Antes
1º Período de supervisão: 19/05/2013 08h até 20/05/2013 07h.
Tempo de Registro = 24h
Mínimo = 16,70 °C
Máximo = 22,90 °C;
Médio = 19,73 °C
Desvio Padrão = 1,31;
Coeficiente de Variação = 0,13;
Registros e Medições no Setor Extrusão – Situação Depois
2º Período de supervisão: 26/05/2013 08h até 27/05/2013 07h (Após a
mudança do Setpoint);
Tempo de Registro = 24hrs;
Mínimo = 24.54 °C;
Máximo = 26,86 °C;
Médio = 25,89 °C;
62
Desvio Padrão = 0,73;
Coeficiente de Variação = 0,35;
Figura 5.9 - Comparativo Temperatura Setor Extrusão
FONTE: Autor, 2014.
Analisando o gráfico da Fig. 5.9, calculou-se:
Diferença mínima entre as temperaturas = 5,57 °C;
Diferença Máxima entre as temperaturas = 7,45 °C;
Diferença Média entre as temperaturas = 6,35 °C;
Desvio Padrão = 0,49;
Coeficiente de Variação = 0,13;
O registro do consumo de potência ativa foi realizado em paralelo ao registro
e coleta dos dados de temperatura, pelo Gerenciado de Energia Elétrica conforme
ilustra a Figura 5.6, e na Figura 5.10 mostra o perfil de consumo de potencia ativa
antes das implementações das alterações, observa-se que a média do consumo
ativo chega a 709,36 kW/h, e na Figura 5.11 está o registro do perfil de consumo de
potencia ativa após as alterações nos Setpoint das Centrais de Ar condicionado dos
Setores de Injeção Plástica e Extrusão, este perfil de consumo se repetiu por vários
domingos com a média de 476,26 kW/h. Esta ação simples de Eficiência Energética
reduziu o consumo médio de 709,36 kW/h para 476,26 kW/h.
63
Consumo de Energia – Antes da Implementação
Tempo de Registro = 24h
Mínimo = 638,40 kW/h;
Máximo = 768,60 kW/h;
Médio = 709,36 kW/h
Desvio Padrão = 29;
Coeficiente de Variação = 0,24;
Figura 5.10 - Consumo de energia– Antes da AEE
FONTE: Autor, 2014.
Consumo de Energia – Após as alterações.
Tempo de Registro = 24h
Mínimo = 428,40 kW/h;
Máximo = 522,90 kW/h;
Médio = 476,26 kW/h
Desvio Padrão = 26,31;
Coeficiente de Variação = 0,18;
64
Figura 5.11 - Consumo de Energia – Após a AEE
FONTE: Autor, 2014.
A Figura 5.12 mostra o gráfico comparativo de energia consumida antes das
implementações e a energia consumida depois das implementações, e analisando
esta é possível calcular e obter:
Diferença mínima de 5,57°C e máxima de 7,45 °C;
Diferença Média entre as temperaturas = 6,35 °C;
Desvio Padrão de 0,49 e coeficiente de Variação de 0,13;
Figura 5.12 - Comparativo consumo energia elétrica.
Fonte: Autor, 2014.
65
A Tabela 5.1 mostra de forma resumida os registros e os dados coletados de
temperatura e consumo de energia nos períodos antes e após as implementações.
TABELA 5.1 – Registros das Medições de Energia Consumida e Temperaturas
FONTE: Autor, 2014.
No presente estudo, aplicou-se uma metodologia chamada de medição e
verificação (M&V) para avaliar o percentual efetivo de economia obtido após a
implantação das ações de eficiência energética mencionadas anteriormente.
No presente plano de M&V, considerou-se a opção B do Protocolo
Internacional de Medição e Verificação de Performance - PIMVP, que estabelece
que o a avaliação das ações de eficiência energética serão realizadas tendo como
base somente medições. O período da linha de base considerado foi das 08h do dia
19/05/2013 às 07h do dia 20/05/2013. Através da ferramenta de analise de
66
regressão linear foi criado o modelo que relaciona o consumo de energia versus a
temperatura do setor Injeção Plástica conforme figura 5.13.
Figura 5.13 – Regressão Linear Consumo x Temperatura Injeção
Fonte: Autor, 2014.
A figura 5.14 mostra o modelo que relaciona o consumo de energia com a
temperatura do setor Extrusão obtivo através da regressão linear.
Figura 5.14 – Regressão Linear Consumo x Temperatura Extrusão
Fonte: Autor, 2014.
y = -17,631x + 1032,1 R² = 0,7278
400,00
450,00
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
750,00
800,00
17,00 18,00 19,00 20,00
Ener
gia
(kW
h)
Temperatura (°C)
Energia x Temperatura Injeção
y = -17,163x + 1048,2 R² = 0,9677
400,00
450,00
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
750,00
800,00
15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00
pre
ço
Temperatura (°C)
Energia x Temperatura Extrusão
67
O modelo que relaciona Consumo com a temperatura do setor injeção
plástica e temperatura do setor Extrusão foi é representado matematicamente pela
equação abaixo, e está mostrado na Figura 5.15.
Onde: é a energia consumida (kWh);
É a temperatura do setor de extrusão (ºC);
É a temperatura do setor de injeção (ºC);
Figura 5.15 - Regressão Linear Múltipla
FONTE: Autor, 2014.
Realizando-se uma análise do modelo mostrado na Figura 5.15 , observou-se
que:
O modelo é útil para prever o consumo de energia, pois o valor –p do
teste F é menor que 0,05;
68
Há evidencia de que tanto a temperatura do Setor Injeção Plástica
quanto da Extrusão estão diretamente relacionadas com o consumo,
pois ambas possuem valor-p menor que 0,05;
Temperatura da injeção e Extrusão explicam 81,27% da variabilidade
do consumo, pois este modelo apresentou um R2 de 0,81, o que
mostra que o modelo se ajustou à amostra de dados de forma
satisfatória.
Com base neste modelo, obteve-se o gráfico mostrado na Figura 5.16, que
ilustra e energia medida antes das ações de eficiência energética, energia depois
das ações de eficiência energética e a economia obtida.
Figura 5.16 – Histórico energia consumida antes e depois da AEE.
FONTE: Autor, 2014.
Analisando o gráfico mostrado na figura 5.16, pode-se verificar que a
economia efetiva obtida com as ações de eficiência energética foi, em média, de
35,5%, o que corresponde no período seco sobre a tarifa Ponta a R$ 0,111 e R$
0,056 na tarifa Fora da Ponta e para no período úmido na ponta corresponde a R$
0,097 e fora da ponta a R$ 0,048 conforme calculo realizado através da Tabela 5.2.
69
TABELA 5.2 – Evolução tarifária de Energia Cliente do “A” e “B”
FONTE: ANEEL, 2013.
Utilizando os resultados da Tabela 5.1 e a composição tarifária da Tabela 5.2
é calculada a economia estimada dos custos com energia aos domingos na planta
da fabrica chegando a um montante de R$ 39.941,29 por ano que a fábrica deixa de
gastar com consumo de energia aos domingos conforme Tabela 5.3, com os
estudos realizados neste trabalho, demonstraram-se os avanços a partir da inserção
prática do Gerenciador de Eficiência Energética nas indústrias como ferramenta de
eficiência energética.
70
TABELA 5.3 – Calculo dos Custos.
CONSUMO DE ENERGIA
Antes
(KW/h) Depois (KW/h) Diferença (KW/h)
Mínima 638,40 428,40 189,00
Máxima 768,60 522,90 302,40
Media 709,36 476,26 233,10
Acumulado Dia 17024,70 11430,30 5594,40
Desvio Padrão 29,00 26,31 22,70
Coef. de Variação 24,46 18,10 10,27
CÁLCULO DOS CUSTOS
Consumo Mês (KW/h) 68098,8 45721,2 22377,6
Custo Mês Seco R$ 10.785,02 R$ 7.241,01 R$ 3.544,01
Custo Mês Úmido R$ 9.210,58 R$ 6.183,94 R$ 3.026,64
Custo Ano R$ 121.548,08 R$ 81.606,78 R$ 39.941,29
FONTE: Autor, 2014.
5.2 ESTUDO DE CASO 2 – EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ATRAVÉS DE
SUBSTITUIÇÃO DE CONTROLADORES ANALÓGICOS POR
CONTROLADORES DIGITAIS DE TEMPERATURA.
Para realização do estudo de caso foram utilizados os mesmos dispositivos
utilizado no estudo de caso 1.
A metodologia aplicada no estudo de caso 02 foi a seguinte:
1. Levantamento dos dados referente ao perfil de temperatura dos
setores da planta antes da AEE;
2. Levantamento dos dados referente ao perfil de consumo de energia
elétrica dos setores da planta antes da AEE;
3. Analise dos dados de consumo e temperatura anterior a AEE;
4. Implementação da AEE;
5. Registro dos dados do perfil de temperatura dos setores após a AEE;
6. Registro dos dados de consumo dos setores após a AEE;
7. Realização das analises do antes e o depois da AEE;
71
8. Validação da economia obtida através da M&V;
9. Elaboração do memorial dos cálculos antes e depois da AEE;
A tabela 5.4 mostra a composição e o memorial do custo do sistema de
climatização do salão da produção, no qual foram consideradas 24 horas por dia, 30
dias por mês, fator de diversidade de 80% e tarifa de energia vigente em 2013
conforme tabela 5.2.
Tabela 5.4. Memorial do Custo do Sistema de Climatização do Salão.
Qty Equipamentos TR'S
Potência
total
[kW]
Consumo
de
Energia
Mensal
[MWh]
Custo Seco
[R$]
Custo Úmido
[R$] Custo Ano [R$]
11 Central de Ar
20TR's 220 71,5 41,18 R$ 6.522,44 R$ 11.344,26 R$ 102.378,42
3 Central de Ar
30 TR's 90 52 29,95 R$ 4.051,10 R$ 8.250,37 R$ 69.609,60
Total 310 123,5 71,14 R$ 10.573,55 R$ 19.594,64 R$ 171.988,01
FONTE: Autor, 2014.
A Figura 5.17 mostra o diagrama elétrico antes da implantação do Sistema de
Controle de Temperatura Digital. Ao analisar o diagrama elétrico, é possível
observar que o sistema possui a característica do controlador analógico (tipo
Liga/Desliga), pois o evaporador, os compressores e os condensadores são ligados
e desligados simultaneamente. Dessa forma as principais consequências são:
Picos elevados de correntes devido a entrada e saída das cargas;
Geram harmônicas para rede elétrica;
Altos índices de intervenção da manutenção;
Queima elevada dos compressores;
Desgaste prematuro dos dispositivos de comando, e;
Maior consumo de energia elétrica.
72
Figura 5.17 - Diagrama elétrico antes da implantação do Sistema de Controle.
FONTE: Autor, 2014.
A figura 5.18 mostra o diagrama elétrico apos à implantação do sistema de
controle de temperatura digital. Ao analisar o diagrama elétrico após a inclusão do
controle digital, é possível se obter o controle individual do funcionamento do
evaporador, compressores e consequentemente condensadores. Esta implantação
garante melhor estabilidade e controle de temperatura preciso, pois é caracterizado
pelo controle individual de cada dispositivo, portanto se obtém as seguintes
vantagens:
Baixa quantidade de vezes que os dispositivos são ligados e
desligados;
Baixos picos de correntes;
Menor quantidade de harmônicas geradas para rede elétrica;
Menor índice de intervenção de manutenção corretiva, e;
Aumento da vida útil dos dispositivos de comando e compressores.
73
Figura 5.18 - Diagrama elétrico com a implantação do Sistema de Controle de
Temperatura Digital.
FONTE: Autor, 2014.
Legenda dos diagramas elétricos:
RT- Relé de tempo.
RSF - Relé falta de fase.
PLB - Pressostato Limite de Baixa Pressão.
TIC - Termostato Interno ao Compressor.
PB - Pressostato de Baixa Pressão.
PA - Pressostato de Alta Pressão.
RS - Relé de Sobrecarga.
C1 - Contactora de comando: liga Evaporador.
C2 - Contactora de comando: liga Compressor 01.
C3 - Contactora de comando: liga Compressor 02.
C4 - Contactora de comando: liga Condensador 01.
C5 - Contactora de comando: liga Condensador 02.
74
S350A – Controlador de Temperatura analógico;
MT-543Ri - Controlador de Temperatura Digital;
A seguir são apresentados os dados referentes aos registros obtidos:
Registros e medições no setor Injeção Plásticas – Situação Antes:
1º Período de supervisão: 26/05/2013 00:00h até 01/06/2013 23:00h.
Tempo de registro: 07 dias.
Mínimo = 17,24 °C.
Máximo = 27,52 °C.
Média = 22,36°C.
Desvio Padrão = 3,10.
A Figura 5.19 mostra de forma contínua o comportamento da temperatura
medida durante o intervalo de tempo especificado no item 4.1.
Figura 5.19 - Temperatura no Setor de Injeção Plástica antes sem o sistema de
controle de temperatura digital.
FONTE: Autor, 2014.
Analisando o perfil de temperatura registrada na Figura 5.19 (antes), observa-
se a instabilidade, picos elevados e oscilações da temperatura com desvio de
75
valores entre 17,24 °C e 27,52 °C, sendo que a temperatura estipulada para o
processo de Injeção Plástica no setor é definida em 21°C com desvio de +/- 2°C
durante a produção.
Na sequência é realizada implantação do Sistema de Controle de
Temperatura Digital e novamente é realizado o registro do perfil de temperatura
conforme ilustrado a Figura 5.20 (depois).
Figura 5.20 - Temperatura no Setor de Injeção Plástica após instalação do
sistema de controle de temperatura digital.
FONTE: Autor, 2014.
Registros e medições no setor Injeção Plásticas – Situação depois:
2º Período de supervisão: 07/07/2013 08:00h até 13/07/2013
07:00h – Após a instalação do Sistema de Controle de
Temperatura Digital
Tempo de Registro: 07 dias.
Mínimo = 19,77 °C.
Máximo = 23,80 °C.
Médio = 21,81 °C.
Desvio Padrão = 0,91.
76
O registro do consumo de potência ativa foi realizado em paralelo ao registro
e coleta dos dados de temperatura pelo Gerenciador de Energia Elétrica. A Figura
5.21 e na Figura 5.22 mostram o perfil de consumo de potência ativa antes e depois
da implantação das alterações. Observa-se que a média do consumo de potência
ativa ANTES chega a 101,31kW/h e o consumo de potência ativa DEPOIS da
instalação com sistema de controle de temperatura digital nas centrais de ar
condicionado do setor de Injeção Plástica obteve o consumo (que se repetiu por
várias semanas) médio de 40,67kW/h. Esta ação de Eficiência Energética reduziu o
consumo médio de 101,31kW/h para 40,67kW/h.
Figura 5.21: Consumo de Energia – Antes da implantação do sistema de controle.
FONTE: Autor, 2014.
1° Registro do Consumo: Antes
Tempo de Registro: 07 dias
Mínimo = 13,00kW/h.
Máximo = 174,50kW/h.
Médio = 101,31kW/h.
Desvio Padrão = 58,23.
Coeficiente de Variação = 1,74.
77
Figura 5.22 - Consumo de Energia – Depois da implantação do sistema de
controle de temperatura digital.
FONTE: Autor, 2014.
2° Registro do Consumo: Depois
Tempo de Registro = 07 dias.
Mínimo = 15,25kW/h.
Máximo = 77,50kW/h.
Médio = 40,67kW/h.
Desvio Padrão = 15,16.
Coeficiente de Variação = 2,68.
A figura 5.23 representa o comportamento do consumo de energia médio
diário antes e depois da implementação da AEE.
78
Figura 5.23 – Consumo: Antes x Depois
FONTE: Autor, 2014.
A figura representa a e 5.24 representa o comparativo do perfil médio diário
da temperatura setorial antes e depois da implementação AEE.
Figura 5.24 – Temperatura: Antes x Depois
FONTE: Autor, 2014.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb
kW
CONSUMO
ANTES
DEPOIS
15
17
19
21
23
25
27
Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb
Cº
TEMPERATURA
ANTES
DEPOIS
79
Para avaliar o percentual efetivo de economia obtido após a implantação das
ações de eficiência energética mencionadas anteriormente, aplicou-se uma
metodologia chamada de medição e verificação (M&V).
No presente plano de M&V, considerou-se a opção B do Protocolo
Internacional de Medição e Verificação de Performance - PIMVP, que estabelece
que o a avaliação das ações de eficiência energética serão realizadas tendo como
base somente medições. Através dos dados das Figuras 5.23 e 5.24, foi
estabelecido o período da linha de base utilizado na regressão linear simples
elaboração do modelo que relaciona a temperatura do setor com a energia
consumida e é representado matematicamente pela equação a seguir, e está
mostrado na Figura 5.25.
Onde: é a energia consumida (kWh);
É a temperatura do setor Injeção (ºC);
Figura 5.25 - Regressão Linear Simples
FONTE: Autor, 2014.
Realizando-se uma análise do modelo mostrado na Figura 5.25, observou-se
que o modelo é um modelo válido, uma vez que apresentou um valor-P menor que
y = -14,049x + 399,05 R² = 0,9018
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
180,00
200,00
17,00 19,00 21,00 23,00 25,00
Ener
gia
(kW
h)
Temperatura (°C)
Energia x Temperatura Injeção
80
0,05. Além disso, este modelo apresentou um R2 de 0,90 que mostra que o modelo
se ajustou à amostra de dados de forma satisfatória (Magalhães, 2002) além de
mostrar evidencias de que a temperatura do Setor Injeção Plástica está diretamente
relacionadas com o consumo, pois possui valor-p menor que 0,05;
Com base neste modelo, obteve-se o gráfico mostrado na Figura 5.26, que
ilustra e energia medida antes das ações de eficiência energética, energia depois
das ações de eficiência energética e a economia obtida.
Figura 5.26 - Histórico energia consumida antes e depois da AEE
FONTE: Autor, 2014.
Analisando o gráfico mostrado na figura 5.26, pode-se verificar que a
economia efetiva obtida com as ações de eficiência energética foi, em média, de
38,82%, o que corresponde no período seco sobre a tarifa Ponta a R$ 0,122 e R$
0,061 na tarifa Fora da Ponta e para no período úmido na ponta corresponde a R$
0,106 e fora da ponta a R$ 0,0525 conforme calculo realizado através da Tabela 5.2.
Na tabela 5.5 é mostrado o custo comparativo do consumo de energia de
forma resumida. Este memorial de cálculo dos custos ANTES e DEPOIS a
implantação do Sistema de Controle de Temperatura Digital obteve uma economia
final média de R$ 47.166,86 por ano, tendo como referencia a tarifa vigente para o
período seco e úmido, conforme tabela 5.2 (ANEEL, 2013).
81
É importante ressaltar que o custo total da aquisição dos equipamentos e
instalação do Sistema de Controle de Temperatura Digital foi de R$ 4.973,45,
aproximadamente R$ 5.000,00. Tendo uma economia final de R$ 47.166,86
podemos afirmar que após o sistema funcionando corretamente, o mesmo se pagou
em 39 dias.
Tabela 5.5. Memorial de Custo Comparativo ANTES versus DEPOIS da
implantação do Sistema de Controle de Temperatura Digital.
FONTE: Autor, 2014.
82
CAPÍTULO 6. CONCLUSÃO
A implementação de sistemas de gerenciamento de energia permite ao
consumidor industrial utilizá-los como ferramenta de gestão de eficiência energética,
com o acompanhamento do comportamento da planta com foco na eficiência
energética, possibilitando o gerenciamento macro de todos os setores de consumo
de energia, proporcionando as seguintes vantagens:
Melhor controle de demanda e de fator de potência;
Disponibilizando dados para estudo e analises;
Melhor vantagem competitiva;
Evitando perdas ao aproveitar a energia gerada e não usada
diminuindo pico de consumo;
Aumentando consumo em horários de menor volume de energia no
sistema;
Melhorando aproveitamento da rede física instalada.
Analise do perfil do consumo das máquinas e equipamentos industriais;
Calcular o valor economizado;
Propor alterações e ações de redução aos desperdícios.
Através do estudo de caso 1 apresentado, é possível confirmar a importância
para a Indústria o uso do Gerenciador de Energia como ferramenta de Eficiência
Energética, pois através dos dados e das informações obtidas, é possível reduzir os
custos, as perdas e otimizar o consumo de energia na planta da Indústria. Através
da analises dos dados registrados, foi possível obter informações importante, como
as das temperaturas registradas nos setores de Injeção e Extrusão aos domingos
estavam em média respectivamente mais de 7,57 °C e 6,35°C abaixo do valor
estipulado pelo processo produtivo em ambos os setores, representando um
desperdício médio de energia elétrica de 233 kW/h, essa informação levou a
implementação de ações de controle para corrigir a defasagem de temperatura nos
setores e otimizar a temperatura das duas áreas produtivas e consequentemente
otimizar o consumo de energia, resultando em uma economia de quase
R$40.000,00/ano.
83
Através da análise dos dados registrados no estudo de caso 2, foi possível
obter informações importantes, como as das temperaturas registradas no setor de
Injeção Plástica que antes da implementação do sistema de controle digital
possuíam picos que variavam entre a mínima de 17,24°C e a máxima de 27,52°C,
ocasionando um desvio médio de temperatura respectivamente de 5°C acima e 4°C
abaixo da temperatura especificada pelo processo produtivo, representando um
desperdício médio de energia elétrica de 60kW/h. Essa informação levou a
implementação do Sistema de Controle de Temperatura Digital como ações de
controle para corrigir a defasagem de temperatura no setor e otimizar a temperatura
da área produtiva e consequentemente otimizar o consumo de energia , resultando
em uma economia de quase R$ 48.000,00/ano.
A somatória total da economia obtida a traves da implementação das AEE
nos dois estudos de caso aplicado na indústria, contribuiu para uma economia de
quase R$ 90.000,00 por ano, que valida o conceito da implementação do
Gerenciamento de Eficiência Energética através de AEE de baixo custo com a
obtenção de excelentes resultados, além de proporcionar os seguintes benefícios
para as centrais de ar condicionados:
Aumento da vida útil do equipamento;
Redução do tempo de funcionamento dos compressores em carga;
Redução das horas trabalhadas das centrais;
Redução dos custos com manutenção;
Redução dos custos com materiais de limpeza das centrais de ar e etc.
6.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
O GEE é um novo conceito dentro do ramo da Gestão Energética
contemporânea e deve ser expandido aos mais diversos setores que consomem
energia elétrica, podendo ser objeto de estudo para trabalho futuros através dos
seguintes tópicos:
Aplicação do GEE no comercio e partição publica – consiste no
levantamento e elaboração de um método do GEE aplicado ao perfil do
comercio e partições públicas;
84
Aplicação do GEE nas residências - consiste no levantamento e
elaboração de um método do GEE aplicado ao perfil residencial;
Integralização do GEE a sistemas contábeis e controladoria – consiste
no estudo e analise da viabilidade de integralização do GEE ao
processo contábil/controladoria da indústria e empresas, visando os
seguintes aspectos:
o Levantamento real dos custos com energia;
o Através dos relatórios do GEE, ser base para composição dos
custos de negociação.
o GEE como ferramenta de marketing dentro da ISSO 50001.
GEE aplicado a levantamento de banco de dados para elaboração de
perfil e padrões de Eficiência Energética.
Implementação de um sistema supervisório para visualização em
tempo real dos índices de eficiência energética setorial.
Integralização do OEE ao GEE
85
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABESCO – Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de
Energia disponível no site: http://www.abesco.com.br/, consulta em 05/12/2013.
ACEEE - American Council for an Energy Efficient Economy – EXECUTIVE
SUMMARY: THE 2014 INTERNATIONAL ENERGY EFFICIENCY SCORECARD
JULY 2014, consulta em 08/12/2014.
AMAZONAS. Lei No. 2.325, de 08 de maio de 1995. CRIA a Sociedade de
Economia Mista de Gás do Amazonas – CIGÁS, e dá outras providências.
AmE – Amazonas Distribuidora de Energia. Plano de Negócios para a Eletrobrás
Amazonas Energia. Manaus, 2012.
AmE – Amazonas Distribuidora de Energia. Relatório de Gestão Exercício 2012.
Manaus, 2013.
ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica, disponível
<http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=27> Acesso em: 22 Nov. 2014.
ANEEL. Evolução Tarifária de energia elétrica do Grupo “A” e “B”. Resolução 1.454
de 24/01/13, Vigência 24/01/2013.
BEN – Balanço Energético Nacional, 2013. Disponível no site https://ben.epe.gov.br/,
consulta em 01/09/2013.
CELPE - Companhia Energética de Pernambuco. Disponível no site
http://www.celpe.com.br/ , consulta em 01/12/2013.
CLIMATE CHANGE. Disponível em: <http://www.epa.gov/climatechage> Acesso em:
27 Nov. 2014.
86
COPEL – Companhia Paranaense de Energia. Manual de Eficiência Energética na
industrial, 2013. Disponível no site www.copel.com/, consulta em 05/08/2013.
DEFRA - DEPARTMENT FOR ENVIRONMENT FOOD AND RURAL AFFAIRS.
Disponível em: <http://www.defra.gov.uk> Acesso em: 22/11/2013.
EER - ENERGY EFFICIENCY AND RENEWABLE ENERGY. Disponível em:
<www.eere.energy.gov>. Acesso em: 03 Mar. 2014.
Eficiência energética na indústria e nas residências no horizonte decenal (2010-
2019), Rio de Janeiro: EPE, 2013.
EVO. Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance. Conceitos e
Opções para Determinação de economias de Energia e de Água. Volume 1. 2012.
FULLGAUGE, Full Gauge Controls, 2014. Disponível no site:
http://www.fullgauge.com.br/produtos/temperatura, acesso em 27 out 2014.
GESTAL – Gestão de Energia e utilidades, disponível < http://www.gestal.com/>
Acesso em: 26 Nov. 2014.
HADDAD, Jamil. Eficiência e conservação de energia. Dossiê Energia Positiva para
o Brasil. Disponível em: <www.greenpeace.org.br> Acesso em: 10 Out. 2013.
IAEA – International Atomic Energy Agency. Energy Indicators for Sustainable
Development: Guidelines and Methodology. Vienna (Áustria): IAEA, 2005.
IDAE - INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACION Y AHORRO DE LA ENERGIA.
Disponível em: <http://www.idade.es> Acesso em: 01 Dez. 2014.
INEE – Instituto Nacional de Eficiência Energética, disponível
<http://www.inee.org.br//> Acesso em: 25 Nov. 2014.
87
IPMVP – International Performance Measurement and Verification Protocol,
disponível <http://www.evo-world.org//> Acesso em: 20 Nov. 2014.
ISO 50.001 – Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2013. Disponível no site:
https://www.abnt.org.br, consulta em 25/08/2013.
MAGALHÃES, Marcos Nascimento, LIMA, Antônio Carlos Pedroso. Noções de
Probabilidade e Estatística. EDUSP. 2002.
MME – Ministério Meio Ambiente 2013,. Disponível no site
http://www.mma.gov.br/clima/energia/eficiencia-energetica, consulta em 01/09/2013.
PATTERSON, M. What is Energy Efficiency? - Concepts, Indicators and
Methodological Issues. Energy Policy v. 24, n.5, p. 377-390, 1996.
Portal da Eficiência Energética – Conceitos, disponível no site: http://www.portal-
eficienciaenergetica.com.pt/conceitos.html, consulta em 08/10/2013.
PROCEL Indústria – Eficiência Energética na Indústria, 2013. Disponível no site
https:\\www.cni.org.br, consulta em 01/09/2013.
RASKIN, P. et al. Great Transition: The Promise and Lure of The Times Ahead.
Boston, MA (Estados Unidos): Stockholm Environment Institute, 2002. Disponível no
site: http://www.world-governance.org/article90.html?lang=en, consulta em dezembro
2013.
SCHIPPER, L. et al. Indicators of Energy Use and Carbon Emissions: Explaining the
Energy Economic Link. Annual Review of Energy and the Environment n. 26, p. 49-
81, 2001.
TOLMASQUIM, M. et al. Tendências da Eficiência Elétrica no Brasil: Indicadores de
eficiência energética. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ, Energe, 1998.
88
ANEXOS
ANEXO 01 – MANUAL CONTROLADOR MT-530 SUPER
89
90
91
ANEXO 02 – MANUAL DO CONTROLADOR MT 543RI PLUS
92
93
94
APÊNDICE A
Nesta sessão são apresentados os resultados obtidos durante o
processamento da regressão linear utilizando a ferramenta de analises de dados do
Microsoft Excel 20130.
APÊNDICE A01 -REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA – ESTUDO DE CASO 01
Dados de Entrada
Energia T-Injeção T-Extrusão
1 659,40 21,00 22,90
2 638,40 23,00 22,70
3 672,00 19,25 22,10
4 701,40 18,12 20,01
5 709,80 18,00 20,31
6 722,40 17,23 19,19
7 739,20 17,58 18,65
8 737,10 17,38 18,96
9 735,00 18,23 17,97
10 730,80 18,00 18,92
11 672,00 19,60 20,70
12 739,20 18,00 18,84
13 735,00 18,10 18,59
14 724,50 17,98 19,51
15 722,40 17,66 19,49
16 722,40 17,73 19,47
17 711,90 17,76 19,20
18 705,60 17,60 19,07
19 693,00 17,70 19,88
20 705,60 17,59 18,71
21 701,40 17,46 18,53
22 686,70 18,10 21,80
23 690,90 18,70 21,70
24 768,60 17,50 16,70
110
Dados de saída
111
APÊNDICE A02 -REGRESSÃO LINEAR SIMPLES – ESTUDO DE CASO 02
Dados de Entrada
CONSUMO TEMP
SEG 73,63 23,52
TER 103,97 19,34
QUA 151,60 18,00
QUI 158,40 17,70
SEX 75,88 23,23
SAB 96,52 22,47
DOM 49,16 24,10
112
Dados de saída
113
114
APÊNDICE B
(ARTIGOS PUBLICADOS RELACIONADOS DISSERTAÇÃO)
ARTIGOS PUBLICADOS EM CONGRESSOS INTERNACIONAIS
1. CIRINO, Weverson dos Santos.; MORAES, Nadime Mustafa;REIS, Ana Maria.;OLIVEIRA, Anderson Castro.; SOARES, Gerdson Tanaka.: TOSTES. M.E.L.; BEZERRA, U.H. Sistema de Control de Temperatura Digital como Herramienta para la Eficiencia Energética em la Industria. III Convención Internacional de la Ingeniería en Cuba. Havana, Cuba. III CIIC 2014.
ARTIGOS PUBLICADOS EM CONGRESSOS NACIONAIS
1. SOARES, Gerdson Tanaka.; SOARES Thiago Mota.; TOSTES. M.E.L.; Sistema de Gerenciamento de Energia e M&V como Ferramenta de Eficiência Energética na Indústria. V Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos - SBSE 2014. Foz do Iguaçu – PR, Brasil.
2. SOARES, Gerdson Tanaka.: TOSTES. M.E.L.; MORAES, Nadime Mustafa; REIS, Ana Maria; CIRINO, Weverson dos Santos. Controladores de Temperatura Digital como Ferramenta de Eficiencia em Centrais de Ar Condicionados na Indústria. Seminário Nacional de Distribuição de energia Elétrica – SENDI XXI - 2014. Santos – RJ, Brasil.
ARTIGOS PUBLICADOS EM REVISTAS
1. SOARES, Gerdson Tanaka.; SOARES Thiago Mota.; TOSTES. M.E.L.; Sistema de Gerenciamento de Energia e M&V como Ferramenta de Eficiência Energética na Indústria. Revista O Setor Elétrico, Ed. 104 – Set. 2014, pp: 122-131. Revista QUALIS CAPES B5 ENGENHARIA IV